単一細胞Hi-Cによって個々の細胞における3次元ゲノム組織をキャプチャする

HI-Cは、細胞の集団から平均化されたゲノム全体の高次クロマチンおよび染色体立体構造を調査する強力な方法です。シングルセル分析のためのHI-Cの可能性を拡大するために、シングルセルHI-Cを開発しました。既存の「アンサンブル」HI-Cメソッドと同様に、シングルセルHI-Cは、細胞内の架橋型クロマチンフラグメントと制限デザンスされたクロマチンフラグメント間の近接依存性ライゲーションイベントを検出します。シングルセルHI-CとアンサンブルHI-Cプロトコルの大きな違いは、近接依存性のライゲーションが核で実行されることです。これにより、ほぼすべてのHI-C手順が実行された個々のセルの分離が可能になり、HI-Cライブラリと個々のセルからのデータの生成が可能になります。この新しい方法で、ゲノムコンフォメーションを研究し、細胞から細胞への保存されたトポロジードメイン組織の証拠を発見しましたが、非常に多様なドメイン間接触と染色体折りたたみ式ゲノムワイドを見つけました。さらに、シングルセルHI-Cプロトコルは、アンサンブルHI-Cテクニックを改善するために使用できることを示唆するより少ない技術的ノイズでクリーナー結果を提供することがわかりました。

Hi-C is a powerful method to investigate genome-wide, higher-order chromatin and chromosome conformations averaged from a population of cells. To expand the potential of Hi-C for single-cell analysis, we developed single-cell Hi-C. Similar to the existing "ensemble" Hi-C method, single-cell Hi-C detects proximity-dependent ligation events between cross-linked and restriction-digested chromatin fragments in cells. A major difference between the single-cell Hi-C and ensemble Hi-C protocol is that the proximity-dependent ligation is carried out in the nucleus. This allows the isolation of individual cells in which nearly the entire Hi-C procedure has been carried out, enabling the production of a Hi-C library and data from individual cells. With this new method, we studied genome conformations and found evidence for conserved topological domain organization from cell to cell, but highly variable interdomain contacts and chromosome folding genome wide. In addition, we found that the single-cell Hi-C protocol provided cleaner results with less technical noise suggesting it could be used to improve the ensemble Hi-C technique.