GoT-ChA新工具揭示基因突变如何影响细胞

《自然》杂志上发表的一篇论文描述了这种新方法，为生物学家提供了一种强大的工具，可以应用于从基础细胞生物学到癌症起源研究的许多研究领域。研究人员展示了这种新方法，用它来阐明常见基因突变如何对两种罕见的血癌产生影响。

该研究的资深作者、威尔大学血液学和肿瘤内科医学教授DanLandau博士说：“这项新技术应该能够在未来对癌症和相关疾病背景下的突变和表观遗传改变之间的联系进行广泛的探索。”康奈尔医学院和纽约基因组中心的核心教员。

FrancoIzzo博士是这项研究的共同领导者，他是兰道实验室的博士后研究员，现在是西奈山伊坎医学院的助理教授。

这项新成果是兰道研究小组一系列单细胞分析创新中的最新成果。此类方法也称为“单细胞多组学”方法，使研究人员能够表征DNA突变、基因活动模式、细胞表面蛋白和其他信息层-所有这些都在单个细胞中，使用自动化处理数千个细胞一次。相比之下，旧方法用于批量样品，这些样品通常包含不同细胞类型以及突变和非突变细胞的混合物，这极大地限制了任何分析。

在这种情况下，该团队开发了一种更灵敏、更准确的单细胞方法来检测感兴趣的DNA突变。然后，他们将其与绘制细胞“染色质可及性”(主要是DNA相对开放且可进行基因转录的位置)的新技术相结合，作为细胞表观遗传状态的总体图景。研究人员将这些配对技术称为“利用单细胞染色质可及性对目标位点进行基因分型”或“GoT-ChA”，并表明他们可以将GoT-ChA与单细胞方法相结合，以分析其他信息层，例如RNA和细胞-表面蛋白质。

科学家们通过使用新工具包研究从患有两种罕见血癌(真性红细胞增多症和骨髓纤维化)的患者身上采集的血细胞，展示了其新工具包的强大功能。这些癌症通常是由一种名为JAK2的基因的特定突变引起的，这种突变与其他疾病有关，并且在许多看似健康的人身上也发现了这种突变。

这两种癌症还以正常血细胞成熟过程受到破坏为特征，这意味着JAK2突变会引起显着的表观遗传变化，但旧方法的局限性意味着这些表观遗传变化和突变的其他下游影响尚不清楚。借助GoT-ChA，研究人员能够非常详细地对这些影响进行分类。

Landau说：“例如，人们认为在骨髓纤维化中，骨髓炎症是由骨髓微环境驱动的，但我们发现血液干细胞中的炎症变化直接由JAK2突变引起，并且还取决于细胞类型。”他也是桑德拉和爱德华迈耶癌症中心以及威尔康奈尔医学院英格兰精准医学研究所的成员。

他说，结果表明，目前正在开发的有效的新型JAK2抑制剂药物可能有助于治疗骨髓纤维化患者。

Landau指出，GoT-ChA通常可用于研究DNA突变(由于各种原因可能在一生中出现)仅存在于器官中的少数细胞中的情况，因此很难或不可能用传统的、前单细胞技术。