ゲノム解析：組織レベルでのDNAメチロームとトランスクリプトームの空間的統合プロファイリング

オミクス解析の空間分解能は、組織の生物学的性質を理解する上で非常に重要である。しかし、転写調節に幅広く関わるカノニカルなエピジェネティック標識であるDNAメチル化は、空間的にプロファイリングすることができていない。今回我々は、同一の組織切片のDNAメチル化とトランスクリプトームを、単一細胞に近い分解能で全ゲノムに対して同時に空間的プロファイリングする方法を紹介する。この技術をマウスの胚発生と出生後の脳に適用した結果、高情報量のDNA–RNAバイモーダル組織マップが得られた。これらのマップから、既知のメチル化の生物学的性質の空間的状況と、遺伝子発現とその相互作用が明らかになった。メチル化とトランスクリプトームの空間パターンの一致点と相違点から、哺乳類の発生や脳機能の空間プログラミングにおける細胞のアイデンティティーの相乗的な分子定義が浮き彫りになった。異なる2つの発生段階でマウス胚の空間マップを統合することによって、哺乳類胚発生の基盤となるエピゲノムとトランスクリプトームの動態を再構築したところ、塩基配列、細胞タイプ、領域特異的なメチル化を介した転写調節の詳細が明らかになった。この方法は、空間オミクスの対象をDNAのシトシンメチル化まで拡張し、発生や疾患における組織の生物学的性質について、より包括的な理解を可能にするものである。

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