科普

dscATAC-seq:大幅提升单细胞测序分析速度

2019-09-18 260文献解读单细胞技术

单细胞表观研究

虽然真核生物基因组的主要序列在生物体的各个细胞间基本不变,但基因的定量表达受到严格的调控,以确定细胞的功能特性。基因表达的调控机制涉及大量的DNA调控元件,调控元件以其功能角色(例如启动子、增强子)为特征,由一系列不同的组蛋白和DNA修饰标记。单细胞表观研究可揭示不同细胞类型的特异性调控元件、转录因子以及疾病相关遗传变异机制等。

目前应用最广泛的单细胞表观基因组研究方法是哪种?

ATAC-seq

染色质开放性分析(ATAC-Seq)近年来已成为表观基因组学研究领域的新宠。ATAC-Seq是通过改造后的Tn5转座酶介导,对染色质结构的开放区域进行捕获测序,仅需少量细胞便可获得全基因组的活性调控序列信息,广泛应用于转录因子结合分析、核小体定位、活性调控元件分布等研究。

由于实验操作简单,样本起始量要求少等优势,ATAC-Seq目前应用非常广泛。然而,针对单细胞的ATAC-Seq(scATAC-seq)当前方法要么保持相对较低的通量,要么提供较低数据量。因此需要一个灵敏度、灵活性及通量较高的新方法来做单细胞研究。

如何突破单细胞研究通量?

dscATAC-seq

来自美国的研究人员在《Nature Biotechnology》发表了一种基于液滴-微流控技术为基础的单细胞染色质可及性分析方法:dscATAC-seq 。该技术解决了快速分离细胞的难题,大幅提升了单细胞分析速度。

dscATAC-seq提供了一个强大的新工具,将大量DNA调控元件与功能联系起来,可被应用于分析健康个体或患者群体的表观基因组变异,以确定共同特征或疾病背后的调控元件和细胞类型的功能角色。

研究要点

dscATAC-seq _1
dscATAC-seq _2

dscATAC-seq通过实验与算法的创新,可获取95%的细胞数据,通过对46,653个成年小鼠大脑细胞类型和调节因子的无偏发现,对其进行验证。

dscATAC-seq _3

此外,研究人员扩展了dscATAC-seq方法,通过在Tn5转座酶接头序列加标签的方式,结合之前的dscATAC-seq,开发出dsciATAC-Seq成功将每次反应分析的细胞扩大到50000个。

dscATAC-seq _4

通过检测136,463个静息和受刺激状态的骨髓来源细胞的染色质可及性,验证了dsciATAC-Seq的实用性,揭示了单细胞分辨率下刺激后不同细胞类型的顺式和反式调节变化的景观。

这种高通量单细胞表观基因组学的新方法为获得正常组织的表观基因组图谱指明了清晰的道路,并为大规模的单细胞表观基因组分析提供了新的机会。

参考文献
Lareau C A, Duarte F M, Chew J G, et al. Droplet-based combinatorial indexing for massive-scale single-cell chromatin accessibility[J]. Nature Biotechnology, 2019: 1.
图片来源:均来自于参考文献,如有侵权请联系删除。

上一篇下一篇

相关专题