FACS単離マウスサテライト細胞のCUT&RUN解析のための効率的なプロトコール

骨格横紋筋は、平均して^{人体全体の}重量の40%を占めています1。筋線維は、新たに形成された筋細胞の融合と、損傷^した筋線維を置き換える新しい筋線維の生成によって説明される、損傷時に驚くべき再生能力を示す2。1961年、アレクサンダー・マウロは単核細胞の集団を報告し、これをサテライト細胞³と名付けた。これらの幹細胞は、転写因子ペアボックス7(PAX7)を発現し、筋線維⁴の基底層と筋膜の間に位置する。分化クラスター34(CD34;造血、内皮前駆細胞、間葉系幹細胞マーカー)、インテグリンα7(ITGA7;平滑心筋マーカー、骨格筋マーカー)、C-X-Cケモカイン受容体4型(CXCR4;リンパ球、造血、サテライト細胞マーカー)⁵を発現していることが報告されています。基底状態では、サテライト細胞は^{静止状態を維持する}特定の微小環境に存在します6。筋肉が損傷すると、それらは活性化され、増殖し、筋形成を受け^ます7。しかし、筋肉細胞の総数のごく一部にしか寄与していないため、ゲノムワイドな解析は、特に生理学的設定(全細胞の<1%)では特に困難です。

サテライト細胞からクロマチンを単離するには、クロマチン免疫沈降とそれに続くマッシブパラレルシーケンシング(ChIP-seq)や、ターゲットおよびタグメンテーション下での切断(CUT&Tag)実験など、さまざまな方法が報告されています。それにもかかわらず、これら 2 つの手法には、未解決のままであるいくつかの重大な制限があります。実際、ChIP-seqは、十分なクロマチンを生成するために大量の出発物質を必要とし、その大部分は超音波処理ステップ中に失われます。CUT&Tagは細胞数が少ない場合に適していますが、Tn5トランスポザーゼ活性により、ChIP-seqよりも多くのオフターゲット切断部位を生成します。さらに、この酵素はオープンクロマチン領域に対する親和性が高いため、ゲノムの活発に転写領域に関連するヒストン修飾や転写因子の解析には、サイレンシングされたヘテロクロ^{マチンではなく}、CUT&Tagアプローチが優先的に用いられる可能性があります^8,9。

ここでは、FACSによるマウス四肢筋サテライト細胞の単離を可能にし、ヌクレアーゼ(CUT&RUN)^10,11分析を用いて、ターゲット下での切断と放出を可能にする詳細なプロトコルを示します。さまざまなステップには、組織の機械的破壊、細胞の選別、および核の分離が含まれます。生細胞懸濁液の調製に関するこの分析法の効率は、共有結合ヒストン修飾および転写因子のCUT&RUN解析を実施することで実証されました。単離された細胞の品質により、記載された方法は、天然のゲノム占有状態を忠実に捕捉するクロマチンを調製するのに特に魅力的であり、特定の遺伝子座(4C-seq)またはゲノムワイドレベル(Hi-C)でのハイスループットシーケンシングと組み合わせて染色体コンフォメーションを捕捉するのに適している可能性があります。