Mapowanie ludzkiej okrężnicy za pomocą sekwencjonowania pojedynczych komórek (COLATA)

Ludzka okrężnica składa się z czterech odrębnych warstw histologicznych: surowiczej, mięśniowej zewnętrznej, podśluzówkowej i śluzowej. Wewnętrzna powierzchnia błony śluzowej zbudowana jest z nabłonka walcowatego i tkanki gruczołowej zawierającej krypty Lieberkühna i wydzielnicze komórki kubkowe, blaszkę właściwą i błonę śluzową mięśniową. W okrężnicy odkryto kilka różnych typów komórek w różnym stopniu, na przykład komórki enteroendokrynne i komórki M.

Skład komórkowy, wzorce ekspresji genów i górne szlaki regulacyjne ludzkiej okrężnicy różnią się w różnych lokalizacjach anatomicznych. Jest to widoczne w odchyleniach anatomicznych w łagodnych i złośliwych chorobach jelita grubego. Na przykład w dystalnej części okrężnicy występuje większa częstość występowania wrzodziejącego zapalenia okrężnicy, zapalenia uchyłków i raka z niestabilnością chromosomalną, podczas gdy w bliższej części okrężnicy dominują niedokrwienne zapalenie okrężnicy, kolagenowe zapalenie okrężnicy i rak wywołany niestabilnością mikrosatelitarną.

Obecnie nie ma badań opisujących podstawowe dane dotyczące kodowania całego genomu, metylacji lub ekspresji genów związanych z określonymi lokalizacjami anatomicznymi w okrężnicy człowieka.

Za pomocą scRNAseq i scATACseq (Single-cell Assay of Transposase Accessible Chromatin sequencing) będziemy w stanie zmapować otwarte regiony w DNA i RNA komórki, dostarczając nam w ten sposób unikalnej „mapy” komórek w okrężnicy, jak również ich Ekspresja genu. ScATACseq wizualizuje otwarte regiony w chromatynie, generując „piki”, które można następnie wykorzystać do mapowania motywów DNA, takich jak miejsca wiązania czynników transkrypcyjnych. Wraz z pojawieniem się scATACseq, dostępność chromatyny w połączeniu z danymi dotyczącymi ekspresji genów jest niezwykle przydatnym źródłem do badania interakcji regulacyjnych DNA specyficznych dla typu komórek. Aby dokładniej zbadać immunologiczne aspekty okrężnicy, pobierzemy komórki odpornościowe z okrężnicy. Na koniec zostanie pobrana pełna krew, aby lepiej przeanalizować metaboliczne czynniki ryzyka w odniesieniu do metabolicznej regulacji komórkowej okrężnicy.

Ogólnym celem tego badania jest opisanie składu komórkowego ludzkiej okrężnicy i ekspresji genów przy użyciu metod scRNAseq i scATACseq. Potencjalnie dostarczy to szczegółowej mapy okrężnicy, która pomoże nam zrozumieć, w jaki sposób rozwijają się choroby okrężnicy, a także wpływ okrężnicy na choroby ogólnoustrojowe, takie jak cukrzyca typu II.