Метод PARTAGE позволяет выявлять регуляцию генома с помощью единого подхода.

Автор: сотрудники Bio-IT World

14 апреля 2026 г. | Исследователи из Медицинской школы Университета Миннесоты предлагают PARTAGE — мультиомический подход, позволяющий измерять время репликации, изменения числа копий и активность генов в одном и том же образце ДНК. Их метод был опубликован в прошлом месяце в журнале Genome Research (DOI: 10.1101/gr.281532.125).

Геном человека разделен на функциональные компартменты, которые реплицируются в определенное время, называемое временем репликации (RT). «Время репликации регулируется совместно с трехмерной организацией генома, зависит от типа клетки и изменяется в процессе развития в координации с экспрессией генов», — пишут авторы статьи. «Изменения RT связаны с аномальной экспрессией генов, нестабильностью генома и структурными вариациями при многих заболеваниях, включая рак. Однако механистические связи между RT, крупномасштабной трехмерной архитектурой генома и регуляцией транскрипции остаются недостаточно изученными».

«Программа PARTAGE позволяет нам объединить репликацию ДНК, геномные изменения и активность генов в одном эксперименте, что дает нам более полное представление о том, как регулируется геном и как он изменяется при заболеваниях, например, в раковых клетках», — заявил в пресс-релизе Хуан Карлос Ривера-Мулия, доктор философии, доцент Медицинской школы Университета Миннесоты и главный исследователь этого исследования. «Эта работа может помочь выявить новые биомаркеры и обнаружить потенциальные терапевтические мишени».

Параллельный рабочий процесс

Авторы пишут, что предложенный подход «основан на подготовке образцов в условиях, позволяющих сохранить обе нуклеиновые кислоты, что дает возможность проводить совместное профилирование программ обратной транскрипции и транскриптомики». Он выполняется на асинхронных культурах клеток, что исключает необходимость синхронизации клеточного цикла.

Сначала клетки метят нуклеотидным аналогом BrdU для маркировки новосинтезированной ДНК. Интактные ядра очищают из суспензий отдельных клеток, окрашивают и сортируют методом флуоресцентной проточной цитометрии (FACS). Затем совместно очищают геномную ДНК и ядерную РНК. Геномную ДНК обрабатывают с использованием оптимизированного метода Repli-seq. Ядерную РНК обрабатывают стандартным методом RNA-seq. Наконец, из геномной ДНК исследователи могут картировать CNV и измерять время репликации, а РНК позволяет проводить профилирование транскриптома.

Авторы отмечают ряд преимуществ данного подхода по сравнению с другими вариантами. Среди них:

• Исследователи использовали нетоксичные, проникающие в клетки красители с узким спектром излучения, что позволило проводить стехиометрическое окрашивание ДНК для точного анализа клеточного цикла на основе содержания ДНК;
• Они обрабатывали изолированные ядра с целью обогащения ядерной РНК, которая ближе к текущей транскрипционной активности и в меньшей степени зависит от стабильности и экспорта цитоплазматической мРНК;
• Они применили многофракционный подход Repli-seq и использовали данные из ядер, очищенных в фазе G1, для нормализации сигналов и создания точных тепловых карт обратной транскриптазы.

«Мы продемонстрировали, что метод подготовки образцов PARTAGE позволяет проводить совместную очистку ДНК и РНК высокого качества и в достаточном количестве для параллельной обработки в рамках Repli-seq и RNA-seq», — пишут авторы.

«Важно отметить, что способность PARTAGE обнаруживать CNV с такой глубиной секвенирования делает этот подход экономически эффективным и масштабируемым для отслеживания клонов, скрининга целостности генома и исследований изменений в раковых клетках, а также позволяет проводить совместное профилирование обратной транскриптазы и регуляции генов».

Исследователи обнаружили, что метод PARTAGE дает результаты, столь же точные, как и существующие эталонные методы, выполняемые по отдельности. Метод также демонстрирует сильную связь между ранней репликацией ДНК и активной экспрессией генов, а также точно выявляет изменения генома, такие как лишние или отсутствующие фрагменты ДНК в раковых клетках.

«В контексте заболеваний, таких как рак и другие состояния, характеризующиеся нестабильностью генома, PARTAGE предоставляет практический подход для одновременного мониторинга изменений обратной транскрипции, количества вариаций числа копий генов и нарушений транскрипции, что позволяет проводить более всестороннюю оценку целостности генома и его функциональных последствий», — заключают авторы.

Источник: www.bio-itworld.com