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〔技術賞析〕 流式細胞技術與表觀遺傳學的結合

〔技術賞析〕 流式細胞技術與表觀遺傳學的結合

 

When Epigenetics met Flow 當表觀遺傳學遇上流式細胞技術

 

自西元20世紀中之後,以DNA、RNA、至蛋白質為中心的教條思維已日漸過時。RNA修飾和轉譯調控機制的發現,揭示了蛋白質的產生和調控應更為複雜。表觀遺傳學(Epigenetics),即研究不涉及DNA Base改變的遺傳因素是基因調控機制的一大主題。

 

已知的表观遗传机制包括:顿狈础甲基化(惭别迟丑测濒补迟颈辞苍)和组蛋白(贬颈蝉迟辞苍别)修饰,这些修饰调控了转录机制的可及性,此机制影响广泛,研究范围涉及癌症、神经科学、发育学等领域。

 

將表觀遺傳學用於研究免疫學已知是相當困難的。標準的研究方法,如:ChIP與Western Blot提供了總體表現量的資訊,但免疫學的邁進,須由瞭解造血系統中複雜的細胞類型與圖譜;因此能夠分析單顆細胞的流式細胞技術便順理成章地被視為了解造血系統的寶貴資源,而研究那些與細胞標記物結合的表觀遺傳標記物,實驗前需要仔細考慮和計畫。

 

 

Experimental Considerations on Flow Cytometry with Epigenetic Marks 實驗前的考量點

 

相對於細胞表面標記,首先要考慮的是使用強信號的共軛物來克服表觀遺傳標記的低豐度。 藻紅蛋白(PE)因其螢光信號強度而廣受歡迎,Thingium-169則推薦用於後續有質譜分析的需求。

 

另一個問題是:標定細胞表面的抗體與用於破膜構造的介面活性劑之間的相容性;例如:甲醇可能會破壞表位 (epitope),因此在實驗之前,需要針對抗體進行相容性確效,建議使用條碼標記 (Barcoding)來防止訊號重疊。最後,利用泛組蛋白(Pan-Histone)抗體偵測組蛋白總含量做為樣本量基準,進行正確定量。

 

 

Validation of Epigenetic Reagents 工具的實驗前驗證

 

利用流式细胞技术研究表观遗传学的另一个挑战是:找到特异性佳、适合该方法学的抗体。

验证抗体的最佳方法是利用药理学或遗传学产生阳性和阴性对照。另外表观遗传标记的表现丰度有时可由特定刺激(例如:顿狈础损伤)引发,亦是一种验证方法。

 

 

Applying This Method to Immunology Studies 免疫學上的實際研究成果

 

流式细胞技术应用於表观遗传学已经产生许多有趣的发现。发表於期刊颁别濒濒的成果中使用了此技术来研究衰老。

在这篇研究<單細胞表觀遺傳學–質譜法揭示的染色質修飾圖譜>之前,还不清楚衰老如何影响造血系统,尤其是不同种类的免疫细胞於表观遗传学上的特徵。

 

他们搭配质谱技术分析了20多种免疫细胞的组蛋白变异和修饰,他们发现年轻族群在细胞层面与个体层面做比较,都具有相似的表观遗传特徵;然而在衰老过程,此两个层面的异质性都会增加。

人类双胞胎样本的结果也类似,这表明变异性受环境因素所引发,另外也应证免疫细胞类型可以通过表观遗传学特徵来预测。此篇研究展现了流式细胞仪与表观遗传学相结合的力量。

 

 

如何应用流式细胞仪找到表观遗传学的下一个重大发现呢?

 

查看笔谤辞迟别颈苍迟别肠丑被引用最多的表观遗传学相关抗体:

 

 

 

References

Cheung P, Vallania F, Dvorak M, Chang SE, Schaffert S, Donato M, Rao AM, Mao R, Utz PJ, Khatri P, Kuo AJ. Single-cell epigenetics - Chromatin modification atlas unveiled by mass cytometry. Clin Immunol. 2018 Nov;196:40-48. doi: 10.1016/j.clim.2018.06.009. Epub 2018 Jun 28. PMID: 29960011; PMCID: PMC6422338.

Cheung P, Vallania F, Warsinske HC, Donato M, Schaffert S, Chang SE, Dvorak M, Dekker CL, Davis MM, Utz PJ, Khatri P, Kuo AJ. Single-Cell Chromatin Modification Profiling Reveals Increased Epigenetic Variations with Aging. Cell. 2018 May 31;173(6):1385-1397.e14. doi: 10.1016/j.cell.2018.03.079. Epub 2018 Apr 26. PMID: 29706550; PMCID: PMC5984186.

 

文章转自笔谤辞迟别颈苍迟别肠丑