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World File Search SystemK562
CUTANA™ 止动缓冲液
CUT&RUN 方法 CUT&RUN 使用 CUTANA™ChIC/CUT&RUN 试剂盒进行，起始于 500k K562 细胞，含 0.5 µg IgG（EpiCypher 13-0042）、H3K4me3（EpiCypher 13-0060）、H3K27me3（EpiCypher 13-0055）或 0.125 µg CTCF（EpiCypher 13-2014）抗体，一式两份。使用 CUTANA™CUT&RUN 文库制备试剂盒（EpiCypher 14-1001/14-1002）以 5 ng DNA（或回收总量，如果少于 5 ng）进行文库制备。文库在 Illumina NextSeq2000 上运行，采用双端测序（2x50 bp）。样本测序深度为 5.5/18.8 百万个读数 (IgG Rep 1/Rep 2)、14.2/17.0 百万个读数 (H3K4me3 Rep 1/Rep 2)、24.7/18.1 百万个读数 (H3K27me3 Rep 1/Rep 2) 和 8.6/5.5 百万个读数 (CTCF Rep 1/Rep 2)。使用 Bowtie2 将数据与 T2T-CHM13v2.0 基因组比对。过滤数据以删除重复、多比对读数和 ENCODE DAC 排除列表区域。
人类增强子和启动子序列的兼容性规则
它们的活性如何结合起来控制 RNA 表达仍不清楚。在这里，我们设计了一种高通量报告基因检测方法，称为 ExP STARR-seq（增强子 x 启动子自转录活性调控区测序），并用它来检查人类 K562 细胞中 1,000 个增强子和 1,000 个启动子序列的组合兼容性。我们确定了增强子-启动子兼容性的简单规则：大多数增强子以相似的量激活所有启动子，并且内在增强子和启动子活性相乘地结合起来决定 RNA 输出（R 2 =0.82）。此外，两类增强子和启动子显示出微妙的优先效应。管家基因的启动子含有内置的激活基序，例如 GABPA 和 YY1 等因子，这降低了启动子对远端增强子的反应性。可变表达基因的启动子缺乏这些基序，对增强子表现出更强的反应性。总之，对增强子-启动子兼容性的系统评估表明，通过增强子和启动子类别调整的乘法模型可以控制人类基因组中的基因转录。
启动子的全基因组核小体分辨率图
摘要 增强子-启动子环路模型长期以来一直主导着基因调控领域，其中增强子通过物理接触激活其靶基因。然而，由于存在替代机制的证据以及缺乏系统验证（主要是由于缺乏合适的实验技术），该模型的普遍性受到了质疑。在本研究中，我们提出了一种新的基于 MNase 的邻近连接方法，称为 MChIP-C，该方法可以在基因组范围内以单核小体分辨率测量蛋白质介导的染色质相互作用。通过应用 MChIP-C 研究 K562 细胞中以 H3K4me3 启动子为中心的相互作用，我们发现与基于限制性内切酶的 C 方法相比，它具有大大提高的分辨率和灵敏度。这使我们能够将 EP300 组蛋白乙酰转移酶和 SWI/SNF 重塑复合物确定为建立和/或维持增强子-启动子相互作用的潜在候选者。最后，利用已发表的 CRISPRi 筛选数据，我们发现大多数经过功能验证的增强子确实与其同源启动子发生物理相互作用，支持增强子-启动子环路模型。
全基因组 CRISPR 筛选揭示手性金的目标...
摘要：金属基药物，例如顺铂和金诺芬，分别用于治疗癌症和类风湿性关节炎。临床前和临床试验表明，金诺芬和其他金衍生化合物具有抗癌、抗炎、抗菌和抗寄生虫活性。与已知靶向 DNA 的铂类药物不同，金的靶点尚未得到很好的阐明。为了更好地了解金药物在哺乳动物细胞中的靶点和作用，我们在 K562 癌细胞中使用了靶向 CRISPR（ToxCRISPR）筛选来识别调节细胞对金敏感性的基因。我们合成了一种具有强效抗癌活性的新型手性金（I）化合物 JHK-21。最敏感的靶点包括参与线粒体载体、线粒体代谢和氧化磷酸化的蛋白质。进一步分析表明，JHK-21 诱导了线粒体内膜功能障碍，并以不同于金诺芬的方式调节了 ATP 结合盒亚家族成员 C (ABCC1) 的功能。表征金属药物在哺乳动物细胞中的治疗效果和毒性越来越受到关注，以指导未来的药物发现以及细胞和临床前/临床研究。
适应性表型调节导致慢性粒细胞白血病细胞产生治疗耐药性
酪氨酸激酶抑制剂 (TKI) 耐药性是慢性粒细胞白血病 (CML) 的主要问题。我们在选择性伊马替尼-甲磺酸盐压力下产生了 TKI 耐药的 K562 亚群 K562-IR。K562-IR 细胞是 CD34 - /CD38 - 、BCR-Abl 非依赖性的，增殖缓慢，高度粘附并形成完整的肿瘤球体。CD45 和其他造血标志物的缺失表明这些细胞已脱离其造血起源。CD34 阴性，E-cadherin 和 CD44 高表达；CD45 和 β -catenin 水平降低与白血病干细胞 (LSC) 表型不完全一致。表达分析表明 K562-IR 细胞差异表达组织/器官发育和分化基因。我们的数据表明，观察到的表型转变是一个适应性过程，使 TKI 应激下的细胞变得不依赖致癌基因。细胞发展转录不稳定性以寻找适合新环境压力的基因表达框架，从而导致适应性表型转变，其中某些细胞部分表现出 LSC 样特性。随着白血病/癌症干细胞靶向疗法的进行，治疗实体和一系列动态细胞状态之间的差异将对结果产生决定性影响。
CRISPR-CAS9编辑和转录组的联合单细胞分析揭示了广泛的脱靶事件及其对基因表达的影响
具有CRISPR-CAS9的基因组工程中的长期障碍一直无法衡量Cas9编辑结果及其在单细胞分辨率下的功能效应。在这里，我们提出了Superb-Seq，这是一种利用T7原位转录和单细胞RNA测序的新技术，以共同测量靶向靶标Cas9编辑及其对基因表达的影响。我们在10,000 k562细胞上进行了高级seq，靶向了四个用七个引导RNA的染色质重塑基因。Superb-Seq在所有七个目标站点和其他36个非目标位点上确定了11,891个编辑事件。尽管选择了七个指南的高特异性，但其中有六个导致靶向脱靶编辑，频率从0.03％到18.6％的细胞范围不等。在USP9X的第一个内含子中，明显的脱靶编辑破坏了该基因的表达和超过150个下游基因。总而言之，由于罕见和常见的编辑事件的结合，CAS9非目标是普遍存在的，主要发生在靶向基因的内含子内，并且可以对基因表达产生广泛的影响。Superb-Seq使用现成的套件，标准设备，并且不需要病毒，这将使全基因组CRISPR屏幕能够在不同的细胞类型中以及与临床相关的指南的功能表征。
CRISPR-CAS9编辑和转录组的联合单细胞分析揭示了广泛的脱靶事件及其对基因表达的影响
具有CRISPR-CAS9的基因组工程中的长期障碍一直无法衡量Cas9编辑结果及其在单细胞分辨率下的功能效应。在这里，我们提出了Superb-Seq，这是一种利用T7原位转录和单细胞RNA测序的新技术，以共同测量靶向靶标Cas9编辑及其对基因表达的影响。我们在10,000 k562细胞上进行了高级seq，靶向了四个用七个引导RNA的染色质重塑基因。Superb-Seq在所有七个目标站点和其他36个非目标位点上确定了11,891个编辑事件。尽管选择了七个指南的高特异性，但其中有六个导致靶向脱靶编辑，频率从0.03％到18.6％的细胞范围不等。在USP9X的第一个内含子中，明显的脱靶编辑破坏了该基因的表达和超过150个下游基因。总而言之，由于罕见和常见的编辑事件的结合，CAS9非目标是普遍存在的，主要发生在靶向基因的内含子内，并且可以对基因表达产生广泛的影响。Superb-Seq使用现成的套件，标准设备，并且不需要病毒，这将使全基因组CRISPR屏幕能够在不同的细胞类型中以及与临床相关的指南的功能表征。
多重、单细胞 CRISPRa 筛选细胞类型特异性调控元件
基于 CRISPR 的基因激活 (CRISPRa) 是一种通过以组织/细胞类型特异性的方式靶向启动子或增强子来上调基因表达的策略。在这里，我们描述了一个实验框架，该框架将高度多路复用的扰动与单细胞 RNA 测序 (sc-RNA-seq) 相结合，以识别细胞类型特异性、CRISPRa 响应的顺式调控元件及其调控的基因。将许多 gRNA 的随机组合引入许多细胞中的每一个，然后对其进行分析并分成测试组和对照组，以测试 CRISPRa 对增强子和启动子的扰动对邻近基因表达的影响。将该方法应用于 493 个 gRNA 文库，这些 gRNA 靶向 K562 细胞和 iPSC 衍生的兴奋性神经元中的候选顺式调控元件，我们识别出能够特异性上调预期靶基因且 1 Mb 内没有其他邻近基因的 gRNA，包括导致神经元中六种自闭症谱系障碍 (ASD) 和神经发育障碍 (NDD) 风险基因上调的 gRNA。一致的模式是，单个增强子对 CRISPRa 的响应受细胞类型的限制，这意味着成功激活基因依赖于染色质景观和/或其他反式因子。本文概述的方法可能有助于大规模筛选以细胞类型特异性方式激活基因的 gRNA。
慢性粒细胞白血病的基因组规模 CRISPR 敲除筛选发现了新的耐药机制以及内在的细胞凋亡和 MAPK 信号传导
摘要 了解癌症的耐药机制对于发现新的“可用药”靶点至关重要。高效的基因筛选是解释新细胞过程（如癌症治疗耐药性）的重要工具，而如今，借助 CRISPR-Cas9 基因编辑技术、下一代测序和生物信息学，这种筛选现在变得更加可能。伊马替尼通过靶向和阻断 BCR-ABL1 的激酶活性来特异性消除慢性粒细胞白血病 (CML) 细胞；然而，仍然存在对治疗的耐药性。为了发现不依赖于 BCR-ABL1 的伊马替尼耐药机制，我们利用基因组规模的 CRISPR 敲除文库在 K562 细胞上体外筛选伊马替尼敏感基因。我们发现了一些似乎对伊马替尼诱导的细胞死亡至关重要的基因，例如促凋亡基因 (BIM、BAX) 或 MAPK 抑制剂 SPRED2。具体而言，使用 BH3 类似物重建 BIM 敲除 (KO) 细胞中的细胞凋亡，或使用 MEK 抑制剂抑制 SPRED2 KO 细胞中的 MAPK 信号传导，可恢复对伊马替尼的敏感性。在这项研究中，我们发现了之前确定的调节 CML 细胞系对伊马替尼反应的途径和新途径，例如 Mediator 复合物、mRNA 加工和蛋白质泛素化的影响。使用联合疗法针对这些特定的基因病变可以克服耐药表型，并为精准肿瘤学的应用铺平道路。
使用电感耦合进行单细胞元素分析...
微量金属对所有生物体的生长都至关重要。了解这些微量金属在新陈代谢中的作用对于维持生物体的稳定状态至关重要。此外，由于各种污染，人类还面临着各种有害重金属的不断接触。总的来说，这些方面导致了分析技术领域的研究和发展，这些技术可以帮助确定我们细胞中这些微量金属的含量。电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS) 是一种分析技术，用于分析各种样品（包括生物样品）中的元素组成。近年来，单细胞 ICP-MS (scICP-MS) 技术已广泛应用于医学和生物领域，用于分析细菌、真菌、微生物、植物和哺乳动物中的单个活细胞。scICP-MS 的样品引入系统由传统的气动雾化器和总消耗喷雾室组成。气动雾化器将样品（细胞悬浮液）液体转化为雾气。虽然使用雾化器的传统 scICP-MS 分析对于酵母细胞的传输效率达到 10%，但由于哺乳动物细胞的脆弱性，它无法用于哺乳动物细胞。众所周知，化学固定可以增强哺乳动物细胞的强度，但它会极大地影响元素含量，导致分析不准确。因此，需要开发一种不会对哺乳动物细胞造成任何损害的样品引入系统。为此，来自日本的一组研究人员现已证明微滴发生器 (µDG) 作为样品引入系统的潜力，可用于高效定量分析哺乳动物细胞的元素。该团队由日本千叶大学药学研究生院的助理教授 Yu-ki Tanaka 以及 Hinano Katayama 女士、Risako Iida 女士和 Yasumitsu Ogra 教授组成，他们将 µDG 引入 ICP-MS 的样品引入系统，表明该系统能够准确地进行元素分析。他们的研究成果于 2024 年 12 月 2 日发表在《分析原子光谱杂志》第 40 卷上。Tanaka 博士进一步阐述道：“到目前为止，scICP-MS 已应用于细菌、真菌、植物细胞和红细胞。我们将 scICP-MS 技术的潜力扩展到哺乳动物培养细胞，开发了一种用于测量哺乳动物培养细胞中元素含量的强大分析技术。”在研究中，研究人员使用了两种样品引入系统进行颗粒和细胞样品分析。第一个是传统系统，包括同心玻璃雾化器和总消耗喷雾室。另一个系统包括插入制造的 T 形玻璃管道中的 µDG，玻璃管的一端连接全消耗雾化室，另一端连接ICP炬管。研究人员发现，使用µDG后，细胞运输效率大幅提高。此外，他们还估算了K562细胞（也称为人类慢性粒细胞白血病K562细胞）中的镁、铁、磷、硫和锌，发现µDG保持了细胞的原始结构，而传统系统通常会改变细胞的结构。因此，它非常适合单细胞元素分析，因为它不会影响细胞的结构，从而可以高效地检测细胞。“我们的