Ultrasensitive multiomic platform using epitope-targeted DNA methylation mapping

使用表位靶向 DNA 甲基化作图的超灵敏多组学平台

基本信息

  • 批准号:
    10758061
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 103.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-02-01 至 2025-01-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Gene expression is regulated by the complex molecular cross-talk between DNA methylation (DNAme) and other chromatin features: e.g. histone post-translational modifications (PTMs) and chromatin associated proteins (ChAPs; transcription factors and chromatin remodelers). Significantly, changes in the chromatin landscape can have a profound impact on DNAme patterning (and vice versa), and these changes are connected to development as well as a broad range of diseases (from cancer to neurological disorders). However, our understanding of how DNAme co-occurs / coordinates with additional chromatin features to control gene expression is limited by a lack of reliable genomic tools. Here, EpiCypher is partnering with New England Biolabs (NEB) to develop Targeted Enzymatic Methylation-sequencing (TEM-seqTM), an ultra-sensitive multiomic mapping technology that delivers high resolution DNAme profiles (5mC/5hmC) at epitope-defined chromatin features. EpiCypher is leading the development of ultra-sensitive genomic mapping assays that use CUT&RUN / CUT&Tag methods (under the CUTANA® platform) to generate truly quantitative data using dramatically reduced cell input and sequencing depth (>10-fold savings on each parameter vs. ChIP-seq). CUTANA assays are supported by EpiCypher’s proprietary spike-in designer nucleosome (dNuc) technology to enable technical monitoring and quantitative normalization. The key innovation of the TEM-seq project is the development of a novel multiomic workflow that marries EpiCypher’s quantitative CUTANA CUT&RUN technology with unbiased DNAme analysis using NEB’s enzymatic methyl-seq (EM-seq) approach. EM-seq utilizes the enzymatic conversion of DNAme (5mC / 5hmC) and provides a much-needed alternative to bisulfite sequencing (BS; a chemical treatment that degrades DNA and has systemic sequence biases) to generate high resolution, unbiased DNAme profiles with ~10-fold less sample input (vs. BS). In Phase I Aim 1, we will rigorously validate our TEM-seq workflow in three cell lines, benchmark results against standard CUT&RUN and EM-seq assays, and further develop EpiCypher’s spike-in controls for compatibility with TEM-seq. We will advance to Phase II when we demonstrate that TEM-seq generates highly reliable DNAme maps associated with histone PTMs and ChAPs using <50k cells and <10M reads. In Phase II Aim 2, we will expand development of spike-in control panels and develop robust protocols for a wide panel of chromatin features (using validated antibodies) and sample processing methods (fresh, frozen, and fixed), including drug treatment time-course experiments to enable clinical applications. In Phase II Aim 3, we will develop / validate a TEM-seq beta kit, and also create a data analysis portal and automated assays to accelerate commercial adoption and enable a high-throughput service offering. TEM-seq will provide a powerful new tool to expand our understanding of complex chromatin signaling, further unlocking the potential of epigenetics-targeted drugs and diagnostics.
项目概要 基因表达受 DNA 甲基化 (DNAme) 之间复杂的分子串扰调节 和其他染色质特征:例如组蛋白翻译后修饰 (PTM) 和染色质相关 蛋白质(ChAP;转录因子和染色质重塑剂)。 景观可以对 DNAme 图案产生深远的影响(反之亦然),并且这些变化是相互关联的 发育以及广泛的疾病(从癌症到神经系统疾病)。 了解 DNAme 如何与其他染色质特征共存/协调来控制基因 由于缺乏可靠的基因组工具,表达受到限制,EpiCypher 正在与 New England Biolabs 合作。 (NEB) 开发靶向酶甲基化测序 (TEM-seqTM),这是一种超灵敏的多组学技术 映射技术可在表位定义处提供高分辨率 DNAme 谱 (5mC/5hmC) EpiCypher 正在引领使用超灵敏基因组作图分析的开发。 CUT&RUN / CUT&Tag 方法(在 CUTANA® 平台下)使用以下方法生成真正的定量数据 显着降低了细胞输入和测序深度(与 ChIP-seq 相比,每个参数节省了 10 倍以上)。 CUTANA 检测由 EpiCypher 专有的掺入设计核小体 (dNuc) 技术支持, TEM-seq 项目的关键创新是实现技术监测和定量标准化。 开发一种新颖的多组学工作流程,与 EpiCypher 的定量 CUTANA CUT&RUN 相结合 使用 NEB 的酶促甲基测序 (EM-seq) 方法进行无偏 DNAme 分析的技术。 利用 DNAme (5mC / 5hmC) 的酶促转化,提供急需的亚硫酸氢盐替代品 测序(BS;一种降解 DNA 并具有系统性序列偏差的化学处理)以产生高 分辨率,无偏差 DNAme 谱,样本输入量减少约 10 倍(与 BS 相比)。在第一阶段目标 1 中,我们将严格要求。 在三个细胞系中验证我们的 TEM-seq 工作流程,根据标准 CUT&RUN 和 EM-seq 进行基准测试结果 分析,并进一步开发 EpiCypher 的掺入对照以与 TEM-seq 兼容。 第二阶段,我们证明 TEM-seq 生成与组蛋白相关的高度可靠的 DNAme 图谱 使用<50k 细胞和<10M 读取的 PTM 和 ChAP 在第二阶段目标 2 中,我们将扩大内标的开发。 控制面板并为广泛的染色质特征开发强大的方案(使用经过验证的抗体) 和样品处理方法(新鲜、冷冻和固定),包括药物处理时程实验 在第二阶段目标 3 中,我们将开发/验证 TEM-seq beta 试剂盒,并创建一个 数据分析门户和自动化分析可加速商业采用并实现高通量 TEM-seq 服务将提供一个强大的新工具来扩展我们对复杂染色质的理解。 信号传导,进一步释放表观遗传学靶向药物和诊断的潜力。

项目成果

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