Mapování lidského tlustého střeva pomocí jednobuněčného sekvenování (COLATA)

Lidské tlusté střevo se skládá ze čtyř odlišných histologických vrstev: Serosa, muscularis externa, submucosa a sliznice. Vnitřní slizniční povrch se skládá z cylindrického epitelu a žlázové tkáně obsahující krypty Lieberkühnových a sekrečních pohárkových buněk, lamina propria a muscularis muscularis. V tlustém střevě bylo v různé míře objeveno několik různých typů buněk, například enteroendokrinní buňky a M-buňky.

Buněčné složení, vzorce genové exprese a upstream regulační dráhy lidského tlustého střeva se v různých anatomických lokalitách liší. To je patrné na anatomické zaujatosti u benigních a maligních kolorektálních onemocnění. Například distální tračník má vyšší výskyt ulcerózní kolitidy, divertikulitidy a rakoviny chromozomální nestability, zatímco v proximálním tračníku převažuje ischemická kolitida, kolagenní kolitida a rakovina vyvolaná mikrosatelitovou nestabilitou.

V současné době neexistují žádné studie popisující výchozí data pro kódování v celém genomu, methylaci nebo genovou expresi související se specifickými anatomickými umístěními v lidském tlustém střevě.

Pomocí scRNAseq a scATACseq (Single-cell Assay of Transposase Accessible Chromatin sekvenování) budeme schopni zmapovat otevřené oblasti v buněčné DNA a RNA, čímž nám poskytneme unikátní „mapu“ buněk v tlustém střevě, stejně jako jejich genová exprese. ScATACseq vizualizuje otevřené oblasti v chromatinu a generuje „vrcholy“, které pak lze použít k mapování motivů DNA, jako jsou vazebná místa transkripčních faktorů. Se vznikem scATACseq je dostupnost chromatinu v kombinaci s daty genové exprese extrémně užitečným zdrojem pro studium interakcí regulační DNA specifické pro buněčný typ. Pro další studium imunologických aspektů tlustého střeva budeme extrahovat imunitní buňky z tlustého střeva. Nakonec bude odebrána plná krev pro lepší analýzu metabolických rizikových faktorů ve vztahu k metabolické buněčné regulaci tlustého střeva.

Celkovým účelem této studie je popsat buněčné složení lidského tlustého střeva a jeho genovou expresi pomocí metod scRNAseq a scATACseq. To potenciálně poskytne podrobnou mapu tlustého střeva, která nám pomůže pochopit, jak se onemocnění tlustého střeva vyvíjejí, a také vliv tlustého střeva na systémová onemocnění, jako je diabetes typu II.