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Droplet Hi-C:推动单细胞染色质构象研究的新工具

找药助理
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关键词: #健康资讯

  加州大学圣地亚哥分校的任兵课题组近期在《Nature Biotechnology》期刊上发表了名为《Droplet Hi-C enables scalable, single-cell profiling of chromatin architecture in heterogeneous tissues》的研究论文,介绍了一种新型的高通量单细胞染色质构象捕获技术——Droplet Hi-C。这项技术的开发将为研究三维基因组在发育及疾病中的作用,尤其是癌症和脑科学领域,提供全新的工具。

  技术背景与创新

  传统的单细胞Hi-C技术在时间和样本处理上存在诸多限制,难以实现大规模的染色质结构分析。为了解决这一问题,研究团队结合了色质构象捕获技术与商业化的单细胞高通量微流控平台,成功推出了Droplet Hi-C。该技术能够在约10小时内,获得来自数万个单细胞的染色质结构测序文库。通过对这些数据的聚类分析,Droplet Hi-C能够有效地区分混合样本中的不同细胞群体,并在小鼠大脑皮层中成功鉴别多种细胞类型,结果与传统低通量单细胞Hi-C的分群结果一致。

  染色质高级结构的研究

  研究团队还探讨了细胞类型特异性染色质结构与表观遗传修饰及基因表达之间的关系。通过建立识别染色质多重互作区域的算法,研究者发现与细胞命运相关的基因元件(如超级增强子和特异表达基因)通常富集在这些区域。Droplet Hi-C技术不仅可以高效分析不同细胞类型的染色质结构,还能够建立染色质结构与基因表达之间的联系。

  在癌症研究方面,Droplet Hi-C展现出其强大的应用潜力。以结肠癌和胶质母细胞瘤为例,该技术能够在单细胞层面检测基因组拷贝数变异及染色质结构的变化,包括染色体外环状DNA(ecDNA)。ecDNA在肿瘤细胞中的扩增与抗药性发展密切相关,Droplet Hi-C通过多特征结合的卷积神经网络模型,有效区分单细胞内特定基因组位点是否在ecDNA上。

  动态监测ecDNA变化

  研究团队利用Droplet Hi-C进一步研究了胶质母细胞瘤细胞对EGFR抑制剂的耐药性,观察到携带EGFR的ecDNA在耐药性发展过程中消失,而携带MYC基因的ecDNA则出现增多。这一动态变化揭示了ecDNA在肿瘤进化过程中的关键作用,并通过测序与成像结果相结合,证实了处理前后ecDNA的结构异质性显著变化。

  研究者还在胶质母细胞瘤患者样本中检测到ecDNA,发现染色质结构的差异能够有效区分恶性肿瘤细胞与非恶性细胞,并在恶性细胞群体中进一步划分不同的细胞状态。这些细胞状态的差异与基因表达及增殖能力密切相关,联合单细胞转录组分析显示了ecDNA在不同细胞状态下的拷贝数及基因表达水平存在显著差异。

  Paired Hi-C技术的进一步发展

  为了深入解析染色质结构与基因表达之间的关系,研究团队还开发了Paired Hi-C技术,能够同时捕获单细胞中的染色质结构与转录水平。这一技术的应用不仅提升了细胞类群注释的准确性,还能定量分析染色质互作对基因表达的影响。研究结果表明,ecDNA区域的基因表达变化与其结构变化高度相关,而与ecDNA互作的基因组位点的基因表达水平普遍较高。

  结论

  Droplet Hi-C技术的问世为研究三维基因组在发育与疾病中的作用提供了全新的方法,尤其是在脑科学和癌症领域。结合ecDNA预测模型,Droplet Hi-C为探索ecDNA及其染色质互作在癌症中的作用,提供了新的研究工具,为临床诊断及个性化药物治疗方案的制定提供了新的可能性。这项研究不仅为基础科学提供了重要的实验手段,也为未来的临床应用铺平了道路。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。

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2025-01-19

大肠癌筛查需要做哪些检查
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#检查

2025-01-19

胸壁结核患者的日常护理
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#护理

2025-01-19

心绞痛患者如何避免过度劳累
心绞痛患者如何避免过度劳累
心绞痛,因为它攻击时带来的剧痛让人倍感惊恐。它像一支无声的箭,随时随地袭击身体,提醒我们要更加关爱自身,远离过度劳累,适时休息,以维持健康生活。对于心绞痛患者而言,生活中的一切细节都需要更多的关注和呵护,避免过度劳累成为日常生活中不可或缺的一环。 首先,心绞痛患者应当谨慎规划和安排工作和生活。避免长时间过度劳累,注意适当分配工作与休息时间。工作之余,要保持适度的运动,如散步、慢跑等,有助于提高心肺功能,缓解疲劳。 其次,饮食也是非常重要的。避免暴饮暴食和摄入过多高脂肪、高糖食物,保持饮食清淡、多样化,多摄入蔬菜水果等富含膳食纤维的食物,有利于降低胆固醇,减轻心脏负担。 此外,保持心情愉快也是预防心绞痛复发的重要因素之一。学会放松心情,积极面对生活中的压力与挑战,可以有效降低身体紧张程度,对改善心血管健康有着积极的影响。 最后,定期复诊和遵医嘱用药同样至关重要。心绞痛是一种慢性疾病,需要伴随长期的治疗和管理。及时就医,遵医嘱用药,可以有效减少心绞痛的发作,提高生活质量。 在现代社会,过度劳累已经成为许多人常见的健康问题,而对于心绞痛患者来说,过度劳累往往会引发严重的后果。因此,我们应该重视身体健康,保持良好的作息习惯,避免过度劳累,守护自己的健康。希望每位心绞痛患者都能在健康的道路上平安前行,享受生活的美好。

#预防

2025-01-19

心律失常的早期诊断
心律失常的早期诊断
随着现代生活节奏的加快和压力的增加,心律失常成为影响人们健康的一个重要问题。心律失常是指心脏的节律异常,包括心动过缓、心动过速、心房颤动等。尽管心律失常可能是一种常见的心脏问题,但它也可能是一种具有潜在风险的疾病,因此早期诊断变得至关重要。 在日常生活中,有些人可能会出现心悸、胸闷、头晕、乏力等症状,这些都有可能是心律失常的早期表现。有些心律失常可能是无任何症状的,这增加了诊断的难度。因此,及早发现心律失常的迹象,进行早期诊断显得尤为重要。 首先,定期体检是预防心律失常的重要手段之一。通过测量血压、心率、心电图等指标,可以及早发现心律失常的征兆。特别是对于有心血管疾病家族史或其他潜在风险因素的人群,定期体检尤为必要。 其次,健康生活方式也对预防心律失常起到关键作用。保持适当的体重、均衡饮食、适量运动、避免过度摄入咖啡因和酒精等都有助于维护心脏健康。此外,避免烟草和其他有毒物质的摄入同样对心脏健康至关重要。 最后,一旦出现可能的心律失常症状,及时就医也是至关重要的。医生可以通过详细的病史询问、体格检查和心电图等检查手段,帮助确立诊断并制定合理的治疗方案。在一些情况下,可能还需要进一步的心脏监测或其他检查来确认诊断。 总而言之,早期诊断对于心律失常的治疗和管理至关重要。通过定期体检、健康生活方式和及时就医,我们可以更好地发现心律失常的早期迹象,从而及时干预,降低患病风险,维护心脏健康。让我们重视心脏健康,珍爱生命,及早发现并正确处理心律失常。

#诊断

2025-01-19

健康问答

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