Pasando por algunos cambios: La forma en que se mapean los cambios en la organización del genoma cuando un ratón cigoto unicelular (izquierda) muta en un embrión de cuatro células (derecha).
La nueva tecnología permite a los investigadores Secuencia de ADN de una célula sana, Proporcionando una visión única de la organización del genoma dentro del núcleo. Podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo se comparte la estructura del genoma en condiciones como el autismo.
Para secuenciar el ADN, los investigadores generalmente tienen que triturar las células y los núcleos primero, lo que les impide ver cómo está organizado este ADN. Pueden obtener una instantánea del diseño espacial del genoma marcando secuencias específicas con sondas fluorescentes, o reconstruirlas secuenciando el ADN apilado uno cerca del otro. Pero estos métodos solo pueden detectar secuencias conocidas o proporcionar una mirada indirecta a todo el genoma.
Con la nueva tecnología, denominada «secuenciación del genoma in situ», los investigadores pueden secuenciar y obtener imágenes de hasta miles de extensiones de ADN dentro de las células simultáneamente. «Ahora podemos mirar una micrografía y decir:» Esta secuencia de ADN estaba aquí «, dice. Fei Chen, Profesor asociado de células madre y biología regenerativa en la Universidad de Harvard, quien codirige el trabajo.
Los investigadores primero usan una enzima para dividir el genoma en partes mientras las mantienen en sus ubicaciones originales. Luego etiquetan cada fragmento con un código de barras de ADN único y hacen múltiples copias de las secuencias etiquetadas.
A continuación, el equipo adjunta a los códigos de barras una serie de sondas codificadas por colores, cada una asociada con una letra de ADN diferente. Utilizan un microscopio para registrar el orden en que se agregan los colores, revelando así la secuencia y posición de cada código de barras dentro de la celda. Luego, desmontan las células y utilizan técnicas tradicionales para secuenciar códigos de barras junto con las partes del genoma asociadas. Al hacer coincidir los códigos de barras de las dos rondas de secuencias, los investigadores pueden asignar cada segmento del genoma a su ubicación en la célula.
Ver las secuencias:
Los investigadores probaron esta técnica en fibroblastos humanos o células de la piel y embriones de ratón. Alinearon fragmentos de ADN, o «lecturas», con un genoma de referencia, los asignaron a los cromosomas y trazaron su disposición dentro del núcleo. En células humanas, también han mapeado los sitios de replicación de los fragmentos de ADN, que constituyen aproximadamente la mitad del genoma y son difíciles de mapear con las técnicas actuales.
El equipo pudo identificar y secuenciar cientos de fragmentos de ADN en células cutáneas individuales y miles de células extraídas de embriones de ratón, informaron en febrero. Ciencias.
El mapeo de las lecturas de los cromosomas también reveló las regiones nucleares que ocupan: los cromosomas más pequeños tendían a estar ubicados en el centro del núcleo, mientras que los cromosomas más grandes estaban más cerca de los lados, de acuerdo con investigaciones anteriores. Del mismo modo, era más probable que se encontraran ciertos tipos de ADN en replicación cerca del centro del núcleo y otros agrupados cerca del borde.
En embriones de ratón, el equipo identificó los cromosomas maternos y paternos identificando sitios donde un par de bases de ADN difiere entre los padres. Luego mapearon los cambios en la organización del genoma poco después de la fertilización, en la que el cigoto unicelular se transformó en un embrión de cuatro células.
Los investigadores informan que en la etapa unicelular, los cromosomas maternos y paternos se separan en regiones distintas en el núcleo. A medida que los embriones alcanzan las etapas de dos y cuatro células, los cromosomas de ambos padres se mezclan cada vez más, lo que contradice los resultados de estudios anteriores.
El análisis de la disposición cromosómica también mostró que su organización es similar entre las células dentro del mismo embrión de dos y cuatro células. Esta consistencia indica que las células pueden transmitir memoria epigenética para organizarlas durante su división.
Los investigadores dicen que este método podría ayudar a los científicos a estudiar cómo la estructura del ADN se relaciona con la regulación genética y el estado celular. Dicen que el siguiente paso es mejorar la precisión de la técnica combinándola con un método. Expande los tejidos Manteniéndolo organizado como está.
