Suivi de l'évolution des cellules uniques à l'aide de loci d'accessibilité chromatinique de type horloge

Résumé La séquençage de l'accessibilité chromatinique à cellule unique (scATAC-seq) reconstruit la trajectoire de développement par similarité phénotypique. Cependant, déduire la trajectoire de développement exacte est un défi. Des études antérieures ont montré des changements de méthylation de l'ADN associés à l'âge (DNAm) dans des régions génomiques spécifiques, appelées loci de méthylation différentielle de type horloge (ClockDML). La DNAm associée à l'âge pourrait résulter de ou entraîner des changements d'accessibilité chromatinique aux ClockDML. À mesure que les cellules subissent la mitose, l'hétérogénéité de l'accessibilité chromatinique sur les loci de type horloge est réduite, fournissant une mesure de l'âge mitotique. Dans cette étude, nous avons développé une méthode, appelée EpiTrace, qui compte la fraction de loci de type horloge ouverts à partir des données de scATAC-seq pour déterminer l'âge cellulaire et effectuer un traçage des lignées dans diverses lignées cellulaires et espèces animales. Elle montre une concordance avec les hiérarchies de développement connues, corrèle bien avec les horloges basées sur la méthylation de l'ADN et est complémentaire au traçage des lignées basé sur les mutations, à la vélocité de l'ARN et aux prédictions de caractère stemness. L'application d'EpiTrace aux données de scATAC-seq révèle des perspectives biologiques avec des implications cliniquement pertinentes, allant de l'hématopoïèse, du développement des organes, de la biologie des tumeurs et de l'immunité à la gyrification corticale.