Il nuovo metodo, descritto in un articolo pubblicato su Nature , offre ai biologi un potente strumento che può essere applicato in molti campi di indagine, dalla biologia cellulare di base allo studio dell'origine dei tumori. I ricercatori hanno dimostrato il nuovo metodo utilizzandolo per chiarire come una mutazione genetica comune esercita i suoi effetti su due rari tumori del sangue.

"Questa nuova tecnica dovrebbe consentire ampie esplorazioni future dei legami tra mutazioni e alterazioni epigenetiche nel contesto dei tumori e delle condizioni correlate", ha affermato l'autore senior dello studio, il dottor Dan Landau, professore di medicina presso la Divisione di Ematologia e Oncologia Medica dell'Università di Weill. Cornell Medicine e membro principale della facoltà del New York Genome Center.

Lo studio è stato co-diretto dal dottor Franco Izzo, ricercatore post-dottorato presso il Landau Lab durante lo studio, ora assistente professore presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai.

Il nuovo risultato è l'ultimo di una serie di innovazioni nella profilazione di singole cellule del gruppo di ricerca di Landau. Tali metodi, chiamati anche metodi "multi-omici a cellula singola", consentono ai ricercatori di caratterizzare mutazioni del DNA, modelli di attività genetica, proteine ​​della superficie cellulare e altri strati di informazioni, il tutto in una singola cellula, utilizzando l'automazione per elaborare molte migliaia di informazioni. celle alla volta.

Al contrario, i metodi più vecchi vengono utilizzati su campioni sfusi, che in genere contengono miscele di diversi tipi di cellule, nonché cellule mutate e non mutate, limitando notevolmente qualsiasi analisi.

In questo caso, il team ha sviluppato un metodo unicellulare più sensibile e accurato per rilevare le mutazioni di interesse del DNA. Hanno poi combinato tutto ciò con una nuova tecnica per mappare l'"accessibilità della cromatina" di una cellula (essenzialmente i luoghi in cui il DNA è relativamente aperto e accessibile per la trascrizione genetica) come un quadro ampio dello stato epigenetico della cellula.

I ricercatori hanno chiamato queste tecniche accoppiate "Genotipizzazione di loci mirati con accessibilità alla cromatina a cellula singola" o "GoT-ChA" e hanno dimostrato di poter integrare GoT-ChA con metodi a cellula singola per profilare altri strati di informazioni come RNA e cellule- proteine ​​di superficie.

Gli scienziati hanno dimostrato la potenza del loro nuovo kit di strumenti utilizzandolo per studiare le cellule del sangue prelevate da pazienti affetti da due rari tumori del sangue, la policitemia vera e la mielofibrosi. Questi tumori sono solitamente causati da una mutazione specifica in un gene chiamato JAK2, una mutazione che è stata implicata in altre condizioni e che si trova anche in molte persone apparentemente sane.

Entrambi i tumori presentano anche interruzioni del normale processo di maturazione delle cellule del sangue, il che implica che la mutazione JAK2 induce cambiamenti epigenetici significativi, ma i limiti dei metodi più vecchi hanno fatto sì che questi cambiamenti epigenetici e altri effetti a valle della mutazione non fossero ben compresi. Con GoT-ChA, i ricercatori sono stati in grado di catalogare questi effetti in grande dettaglio.

"Si pensava che nella mielofibrosi, ad esempio, l'infiammazione del midollo osseo fosse guidata dal microambiente del midollo, ma abbiamo scoperto che i cambiamenti infiammatori nelle cellule staminali del sangue derivano direttamente dalla mutazione JAK2 e dipendono anche dal tipo di cellula", ha detto Landau, ricercatore è anche membro del Sandra and Edward Meyer Cancer Center e dell'Englander Institute of Precision Medicine presso Weill Cornell Medicine.

I risultati suggeriscono che i nuovi potenti farmaci inibitori della JAK2, attualmente in fase di sviluppo, potrebbero essere utili nel trattamento dei pazienti affetti da mielofibrosi, ha affermato.

Landau ha osservato che GoT-ChA dovrebbe essere generalmente utile per studiare le condizioni in cui le mutazioni del DNA, che possono verificarsi nel corso della vita per vari motivi, sono presenti solo in una minoranza di cellule in un organo e sono, pertanto, difficili o impossibili da studiare con i metodi tradizionali. , tecniche pre-unicellulari.

I co-primi autori dello studio, oltre a Izzo, erano M.D.-Ph.D. lo studente Robert Myers, il ricercatore post-dottorato Saravanan Ganesan e il dottorando Levan Mekerishvili, tutti del Laboratorio Landau.