Epigenètica computacional Maria Colomé-Tatché

Totes les cèl·lules del nostre cos tenen la mateixa seqüència d'ADN, però tot i així estem formats per centenars de tipus cel·lulars diferents. Cada cop és més evident que l'epigenoma, una capa de modificacions químiques a l'ADN i a les proteïnes associades, és el principal responsable d'aquestes diferències, ja que regula quins gens s'activen o s'inactiven de manera específica per a cada tipus cel·lular.

Comprendre com l'epigenoma determina la identitat cel·lular requereix mesuraments a escala genòmica dels seus components moleculars, especialment la metilació de l'ADN, les modificacions d'histones i la cromatina accessible. En els darrers anys, les tècniques epigenètiques a nivell de cèl·lula individual, on s'avalua l'estat epigenètic de cada cèl·lula mitjançant tècniques de seqüenciació de nova generació, s'estan tornant habituals.

Actualment, al laboratori es realitzen de manera rutinària dues mesures epigenètiques a nivell de cèl·lula individual:

L'estat de metilació de l'ADN es pot analitzar amb seqüenciació per bisulfit en cèl·lula única (scBS-seq).
Els patrons de cromatina oberta s'estudien mitjançant ATAC-seq en cèl·lula única (scATAC-seq).

Aquestes mesures es poden combinar amb la lectura del transcriptoma de cèl·lula única, ja sigui a la mateixa cèl·lula o en la mateixa població cel·lular. Gràcies a la possibilitat d'enllaçar els estats transcriptòmic i epigenètic de les mateixes cèl·lules individuals, aquestes tècniques tenen el potencial de respondre moltes qüestions obertes en biologia i biomedicina. Tot i això, analitzar dades epigenòmiques i transcriptòmiques a nivell de cèl·lula única és un repte a causa de la gran quantitat de dades, la seva alta dimensionalitat, la baixa relació senyal/soroll i la presència extensa de dades absents.

Al nostre grup, estem interessats a entendre com emergeixen diferents epigenomes, com d'estables són els canvis epigenètics i com aquests condueixen a diferents fenotips. Per respondre aquestes preguntes, desenvolupem mètodes computacionals i models matemàtics per identificar quines regions de l'epigenoma es modifiquen sota diferents condicions en grans quantitats de cèl·lules individuals, i com aquests canvis afecten el fenotip observat.