Epigenómica de células individuales

La epigenómica de células individuales es el estudio de la epigenómica (el conjunto completo de modificaciones epigenéticas en el material genético de una célula) en células individuales mediante secuenciación de células individuales . ^{[ 2 ] [ 1 ] [ 3 ]} Desde 2013, se han creado métodos que incluyen la secuenciación de bisulfito de células individuales de todo el genoma para medir la metilación del ADN , la secuenciación ChIP de todo el genoma para medir las modificaciones de las histonas , la secuenciación ATAC de todo el genoma para medir la accesibilidad de la cromatina y la captura de la conformación cromosómica .

La secuenciación del genoma de ADN de células individuales cuantifica la metilación del ADN . Esto es similar a la secuenciación del genoma de células individuales, pero con la adición de un tratamiento con bisulfito antes de la secuenciación. Las formas incluyen la secuenciación de bisulfito del genoma completo, ^{[ 4 ] [ 5 ]} y la secuenciación de bisulfito de representación reducida ^{[ 6 ] [ 7 ].}

ATAC-seq significa Ensayo de Cromatina Accesible a la Transposasa con secuenciación de alto rendimiento. ^{[ 9 ]} Es una técnica utilizada en biología molecular para identificar regiones de ADN accesibles, equivalentes a sitios hipersensibles a la DNasa I. ^{[ 9 ]} El ATAC-seq de células individuales se realiza desde 2015, utilizando métodos que van desde la clasificación por FACS , el aislamiento microfluídico de células individuales, hasta la indexación combinatoria. ^{[ 8 ]} En estudios iniciales, el método fue capaz de separar células de manera confiable según sus tipos celulares, descubrir fuentes de variabilidad célula a célula y mostrar un vínculo entre la organización de la cromatina y la variación célula a célula. ^{[ 8 ]}

La secuenciación ChIP, también conocida como ChIP-seq, es un método utilizado para analizar las interacciones de las proteínas con el ADN . ^{[ 9 ]} ChIP-seq combina la inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) con la secuenciación masiva paralela de ADN para identificar los sitios de unión de las proteínas asociadas al ADN. ^{[ 9 ]} En epigenómica, se utiliza a menudo para evaluar las modificaciones de las histonas (como la metilación ). ^{[ 9 ]} ChIP-seq también se utiliza con frecuencia para determinar los sitios de unión de los factores de transcripción . ^{[ 9 ]}

La técnica ChIP-seq de célula única es extremadamente difícil debido al ruido de fondo causado por la precipitación inespecífica de anticuerpos, ^{[ 1 ]} y hasta ahora solo un estudio la ha realizado con éxito. Este estudio utilizó un enfoque de microfluídica basado en gotas , y la baja cobertura requirió la secuenciación de miles de células para evaluar la heterogeneidad celular. ^{[ 10 ] [ 1 ]}

Las técnicas de captura de la conformación cromosómica (a menudo abreviadas como tecnologías 3C o métodos basados ​​en 3C ^{[ 11 ]} ) son un conjunto de métodos de biología molecular que se utilizan para analizar la organización espacial de la cromatina en una célula. Estos métodos cuantifican el número de interacciones entre loci genómicos que están cerca en el espacio tridimensional, incluso si los loci están separados por muchos kilobases ^{[ 12 ]} en el genoma lineal.

Actualmente, los métodos 3C comienzan con un conjunto similar de pasos, realizados en una muestra de células. ^{[ 11 ]} Primero, las células se reticulan , lo que introduce enlaces entre proteínas, y entre proteínas y ácidos nucleicos, ^{[ 12 ]} que efectivamente "congelan" las interacciones entre loci genómicos. ^{[ 11 ]} Luego, el genoma se corta y digiere en fragmentos mediante el uso de enzimas de restricción . A continuación, se realiza la ligación basada en proximidad , creando largas regiones de ADN híbrido. ^{[ 11 ]} Por último, el ADN híbrido se secuencia para determinar los loci genómicos que están muy próximos entre sí. ^{[ 11 ]}

La técnica Hi-C de célula única es una modificación del protocolo Hi-C original , que a su vez es una adaptación del método 3C, que permite determinar la proximidad de diferentes regiones del genoma en una sola célula. ^{[ 13 ]} Este método fue posible gracias a la realización de los pasos de digestión y ligación en núcleos individuales, ^{[ 13 ]} a diferencia del protocolo Hi-C original, donde la ligación se realizaba después de la lisis celular en un pool que contenía complejos de cromatina reticulados. ^{[ 14 ]} En la técnica Hi-C de célula única, después de la ligación, las células individuales se aíslan y los pasos restantes se realizan en compartimentos separados, ^{[ 13 ] [ 15 ]} y el ADN híbrido se etiqueta con un código de barras específico del compartimento. Posteriormente, se realiza una secuenciación de alto rendimiento en el pool del ADN híbrido de las células individuales. Aunque la tasa de recuperación de las interacciones secuenciadas (ADN híbrido) puede ser tan baja como el 2,5 % de las interacciones potenciales, ^{[ 16 ]} ha sido posible generar mapas tridimensionales de genomas completos utilizando este método. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Además, se han realizado avances en el análisis de datos Hi-C, lo que permite mejorar los conjuntos de datos Hi-C para generar mapas de contacto y modelos 3D aún más precisos y detallados. ^{[ 15 ]}

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• Epigenómica
• Captura de la conformación cromosómica