エピゲノミクス：単一細胞のクロマチンの接近可能性から、調節の変動の原理が明らかになる
Nature 523, 7561 doi: 10.1038/nature14590
細胞間の変動は生物に普遍的に見られる特徴で、発生の可塑性から腫瘍の不均一性まで、さまざまな生物現象に影響を及ぼしている。近年、細胞の表現型の変動を詳しく調べる方法が進歩しているが、全く同一のDNA塩基配列から変動が生じる根本的な機構は、まだ解明されていない。今回我々は、個々の細胞の接近可能なゲノムをマッピングするロバストな方法を開発し、哺乳類のDNA調節変動の全体像と原理を明らかにした。この方法は、ATAC-seq（assay for transposase-accessible chromatin using sequencing）をプログラム可能なマイクロ流体チップに組み込んだものである。単一細胞ATAC-seq（scATAC-seq）により、何千万個もの細胞から、接近可能性プロフィールが全体としてよく似た数百個の単一細胞を集合体としてマッピングし、細胞間の変動についての手掛かりを得た。接近可能性の変動と、特異的なトランス因子およびシスエレメントとの関連を系統的に調べ、細胞間の変動の誘発または抑制のどちらかに関連するトランス因子の組み合わせを発見した。さらに、8種類の細胞型を調べて、細胞型特異的な接近可能性の変動に関連するトランス因子群を明らかにした。細胞周期や転写因子シグナル伝達を標的として摂動を起こすと、この観察された変動に、刺激特異的な変化が引き起こされた。ゲノム全体におけるシスでの接近可能性の変動のパターンが、染色体区画をde novoに再現することから、単一細胞の接近可能性の変動とゲノムの三次元構成とに関連があることが分かる。単一細胞でのDNAの接近可能性を解析することにより、「レギュローム」の細胞間変動について、新たな手掛かりが得られた。
