Una Nuova Tecnologia di Mappatura Duale Legge l'Attività Genica e lo Stato della Cromatina in Tessuti Intatti

Comprendere come la regolazione genica è organizzata nello spazio tissutale rappresenta una sfida fondamentale in biologia e medicina. L'epigenoma — che comprende l'accessibilità della cromatina e le modificazioni istoniche — controlla direttamente quali geni vengono espressi e in quali cellule. Le alterazioni di questo panorama regolatorio sono alla base dell'invecchiamento, della neurodegenerazione e del cancro. Fino ad ora, gli strumenti di genomica spaziale catturavano in larga misura un solo livello molecolare alla volta, limitando la capacità di collegare lo stato regolatorio all'output trascrizionale in un contesto tissutale.

Ricercatori della Yale University hanno sviluppato due protocolli complementari — spatial-ATAC-RNA-seq e spatial-CUT&Tag-RNA-seq — che profilano congiuntamente il trascrittoma e l'epigenoma su scala genomica, preservando al contempo l'organizzazione spaziale del tessuto. Entrambi i metodi iniziano con la fissazione del tessuto, la permeabilizzazione e la trascrizione inversa in situ per catturare l'RNA. Il metodo spatial-ATAC-RNA-seq utilizza poi la trasposasi Tn5 per identificare le regioni di cromatina aperta e accessibile. Il metodo spatial-CUT&Tag-RNA-seq impiega invece anticorpi diretti contro specifiche modificazioni istoniche, seguiti dalla tagmentazione con Tn5 coniugato alla Proteina A per marcare tali regioni.

Un'innovazione chiave è l'utilizzo di un dispositivo microfluidico che distribuisce sul tessuto due serie ortogonali di barcode oligonucleotidici, creando una mosaico di pixel indicizzati spazialmente a una risoluzione vicina alla singola cellula. Ciò consente di assegnare a ciascuna molecola catturata — che si tratti di RNA o di un frammento di cromatina — una posizione fisica precisa all'interno della sezione tissutale.

I dati multimodali che ne risultano consentono la mappatura simultanea dei panorami trascrittomico ed epigenomico, offrendo una visione senza precedenti dell'eterogeneità tissutale, dei programmi regolatori specifici per tipo cellulare e della regolazione genica organizzata spazialmente. Ciò è particolarmente rilevante per la ricerca sulla longevità, in cui la deriva epigenomica e le alterazioni degli stati della cromatina sono caratteristiche distintive della senescenza cellulare e della disfunzione tissutale.

In quanto articolo di protocolli, lo studio presenta una guida procedurale dettagliata piuttosto che nuove scoperte biologiche. La piena potenzialità di questi metodi dipenderà dalle pipeline di integrazione computazionale e dalla loro applicazione a modelli di tessuti patologici e dell'invecchiamento.