Mappatura del colon umano mediante sequenziamento di cellule singole (COLATA)

Il colon umano è composto da quattro distinti strati istologici: sierosa, muscolare esterna, sottomucosa e mucosa. La superficie interna della mucosa è composta da epitelio colonnare e tessuto ghiandolare contenente cripte di Lieberkühn e cellule caliciformi secretorie, lamina propria e mucosa muscolare. Diversi tipi cellulari distinti sono stati scoperti in varia misura nel colon, ad esempio le cellule enteroendocrine e le cellule M.

La composizione cellulare, i modelli di espressione genica e le vie regolatorie a monte del colon umano variano a seconda della diversa posizione anatomica. Ciò è evidente nel bias anatomico nelle malattie colorettali benigne e maligne. Ad esempio, il colon distale ha una maggiore incidenza di colite ulcerosa, diverticolite e cancro da instabilità cromosomica, mentre nel colon prossimale sono predominanti la colite ischemica, la colite collagenosa e il cancro indotto da instabilità dei microsatelliti.

Attualmente non ci sono studi che descrivano i dati di base per la codifica, la metilazione o l'espressione genica dell'intero genoma relativi a specifiche posizioni anatomiche nel colon umano.

Utilizzando scRNAseq e scATACseq (Single-cell Assay of Transposase Accessible Chromatin sequencing) saremo in grado di mappare le regioni aperte nel DNA e nell'RNA della cellula, fornendoci così una "mappa" univoca delle cellule nel colon così come la loro espressione genica. ScATACseq visualizza le regioni aperte nella cromatina, generando "picchi" che possono quindi essere utilizzati per mappare i motivi del DNA, come i siti di legame del fattore di trascrizione. Con l'emergere di scATACseq, l'accessibilità della cromatina è in combinazione con i dati di espressione genica una risorsa estremamente utile per studiare le interazioni del DNA regolatorio specifico del tipo di cellula. Per studiare ulteriormente gli aspetti immunologici del colon, estrarremo le cellule immunitarie dal colon. Infine, verrà prelevato sangue intero per meglio analizzare i fattori di rischio metabolici in relazione alla regolazione metabolica cellulare del colon.

Lo scopo generale di questo studio è descrivere la composizione cellulare del colon umano e la sua espressione genica utilizzando i metodi scRNAseq e scATACseq. Ciò fornirà potenzialmente una mappa dettagliata del colon che aiuta la nostra comprensione di come si sviluppano le malattie del colon e dell'influenza del colon su malattie sistemiche come il diabete di tipo II.