ChIPseq-on-Chip: Droplet-Microarray als eine Hochdurchsatzplattform für parallele ChIP-seq-Experimente

• Antragstellerin: Dr. Anna Popova
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395159050

Für die in vitro Untersuchung von Protein DNA Interaktionen wird eine Kombination aus Chromatinimmunopräzipitation (ChIP) und Sequenzierung (ChIP seq) genutzt, bei der die gewünschten, von der ChIP erhaltenen DNA Fragmente via Sequenzierung der nächsten Generation ausgewertet werden. Die ChIP seq Technologie wird weitgehend genutzt um eine grundlegende Beurteilung der Struktur und Funktion von Chromatin zu erhalten, sowie um neue, epigenetische Medikamente zu entwerfen und zu entwickeln. Das Herunterskalieren von ChIP seq Experimenten und die Entwicklung von Plattformen für simultane ChIP seq Reaktionen liegen zur Zeit im Trend, da es wichtig ist, Dauer und Kosten dieser Experimente zu minimieren. Die vorliegenden Plattformen basieren entweder auf dem Mikrotitetplattenformat, das mit großen Reaktionsvolumen und einer hohen Initialzellzahl in Verbindung gebracht wird, oder auf Mikrofluidiksystemen, die nicht hochdurchsatztauglich sind. Wir haben kürzlich eine Plattform für Hochdurchsatzscreenings and Lebendzellen entwickelt, die auf einer superhydrophoben superhydrophilen Struktur (SL SH), genannt DropletMicroarray (DMA), basiert. Die DMA Plattform erlaubt es, hunderte bis tausende Faktoren auf einem standardisierten Mikroskopobjektträgerformat, in einem Volumen von 3 bis 80 nL zu screenen. Solche Screenings können parallelisiert durchgeführt werden, ohne jeden Tropfen einzeln pipettieren zu müssen. Ich beabsichtige, die DMA Plattform auf die Durchführung von Hochdurchsatz ChIP seq Experimenten, mit einer Intialzellzahl zwischen 100 und 1000 lebenden Zellen, anzupassen. Das Hauptziel dieses Projektes ist es, Protokolle für parallele ChIP seq Experimente auf dem DMA zu entwickeln und zu optimieren. Darüber hinaus wird diese neuartige Technologie für Hochdurchsatzanwendungen via Proof of Concept Screenings auf dem DMA evaluiert. In diesem Fall werden Zellen auf dem DMA verschiedenen Reizen ausgesetzt, während parallel dazu eine ChIP seq Analyse in den einzelnen Tropfen durchgeführt wird, um zwischen den epigenetischen Zuständen der behandelten Zellen zu unterscheiden. Die Nutzung der DMA Plattform für Hochdurchsatz ChIP seq Experimente ist der aktueller Technologien in sofern überlegen, als dass sie eine drastische Reduzierung des Probenvolumens mit sich bringt, während gleichzeitig ein höherer Durchsatz gewährleistet wird. Die DMA Plattform bringt weitergehend den Vorteil, Hochdurchsatzscreenings (Zellen werden einer Stoffbibliothek ausgesetzt) mit der ChIP seq Analyse zur Auslese in ein und dem selben Tropfen kombinieren zu können, was mit bestehenden Technologien unmöglich ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen