神経科学：成体マウス脳の単一細胞DNAメチロームと3Dマルチオミクスアトラス
Nature 624, 7991 doi: 10.1038/s41586-023-06805-y
シトシンDNAメチル化は脳の発生に不可欠であり、さまざまな神経疾患への関与が示唆されている。脳全体のDNAメチル化の多様性を空間的状況で理解することは、脳の細胞タイプとそれらの遺伝子調節全体像の完全な分子アトラス作製の基礎となる。今回我々は、単一核のメチローム解読（snmC-seq3）技術とマルチオミクス解読（snm3C-seq）技術を用いて、成体マウス脳全体にわたる117の解剖領域について、30万1626のメチロームと、17万6003のクロマチンコンホメーション–メチロームの統合プロファイルを生成した。反復クラスタリングを用い、同時出版される全脳のトランスクリプトームとクロマチン接近可能性に関するデータセットを統合して、4673種類の細胞グループと、モード横断的にアノテーションされた274のサブクラスによるメチル化ベースの細胞分類法を構築した。ゲノム全体で260万カ所のメチル化可変領域が見つかり、これらは遺伝子調節エレメントの可能性がある。特に、脳領域内と異なる脳領域間にまたがる細胞タイプでは、遺伝子と調節エレメント両者にシトシンメチル化の空間的パターンが観察されたことは重要である。全脳規模の空間トランスクリプトミクスデータからは、空間的なエピジェネティック多様性と転写との関連が立証され、我々のエピジェネティックデータセットの解剖学的マッピングが改善された。また、クロマチンコンホメーションの多様性は、重要なニューロン遺伝子で起きており、DNAメチル化変化や転写変化と高度に関連していた。全脳規模の細胞タイプ比較により、転写因子や調節エレメント、およびそれらの下流遺伝子標的候補を組み込んだ調節ネットワークの構築が可能になった。さらに、遺伝子内のDNAメチル化とクロマチンコンホメーションのパターンは、全脳SMART-seqデータセットで観察された代替遺伝子アイソフォームの発現を予測した。我々の研究は、全脳規模の単一細胞DNAメチロームと3Dマルチオミクスのアトラスを確立し、マウス脳における細胞–空間的ゲノム多様性および調節に関するゲノム多様性を理解する上で有益な研究資源を提供するものである。
