ゲノミクス：単一細胞とFFPE組織標品におけるDNアーゼI高感受性部位の全ゲノムでの検出
Nature 528, 7580 doi: 10.1038/nature15740
DNアーゼI高感受性部位（DHS）は、哺乳類細胞における転写調節配列の存在とクロマチン状態について重要な情報をもたらす。全ゲノムDHSプロファイリングのための従来のDNアーゼ塩基配列解読法（DNase-seq）は、数百万個もの細胞を必要とするという制限がある。本研究では、単一細胞で全ゲノムのDHSを検出する、単一細胞DNアーゼ塩基配列解読法（scDNase-seq）という超高感度の方法について報告する。我々は、単一細胞レベルでのDHSのパターンが、個々の細胞間で非常に再現性が高いことを示す。異なる単一細胞間で、複数の活性型ヒストン修飾と関連する高発現遺伝子のプロモーターやエンハンサーは構成的なDHSを示し、一方、ヒストン修飾の少ないクロマチン領域のDHSは非常に多様である。さらに、単一細胞のDHSからは細胞特異的な遺伝子発現プログラムを調節するエンハンサーが予測でき、DHSの細胞間の多様性からは遺伝子発現が予測できる。最後に我々は、甲状腺がん患者のホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）組織スライドから取り出した腫瘍細胞のプールと正常細胞のプールでscDNase-seqを行い、数千の腫瘍特異的DHSを検出した。これらのDHSの多くは、がんの発生に決定的に関わるプロモーターやエンハンサーと関連している。ある甲状腺濾胞がん患者の腫瘍細胞でDHS塩基配列の解析によって見いだされた1つの変異（第18染色体：52417839G>C）は、がん抑制タンパク質p53の結合に影響し、その標的遺伝子TXNL1の発現低下に関連している。結論として、scDNase-seqにより単一細胞でDHSを高い信頼性で検出することが可能であり、基礎研究とトランスレーショナル研究の両方においてDHS解析の応用範囲を大きく広げ、個別化医療にとって重要な情報をもたらすことができるだろう。
