科普

scCAT-seq:『单』细胞『多』组学分析新技术

2019-06-10 71文献解读单细胞技术

深圳华大生命科学研究院在国际著名期刊《Nature Communications》发表了自主研发的单细胞多组学分析新技术:scCAT-seq。

该技术对于发现新的细胞类型,辅助生殖、癌症靶标预测、肿瘤免疫治疗等起到关键作用。可以说,此研究是单细胞研究的一次重大突破。

研究背景

单细胞技术的迅速发展极大地提高了我们对细胞群体中遗传、表观遗传和转录调控异质性的认识。目前已经开发的单细胞技术,如单细胞全基因组、外显子组、甲基化组和转录组等,已经应用于分析肿瘤的发生、发育和细胞重编程。

与此同时,单细胞 ChIP-seq、ATAC-seq、DNase-seq、Hi-C技术也已经被开发并且应用于分析单细胞中组蛋白修饰、转录因子和3D染色质可及性。

此前,大多数的单细胞技术都是基于单个组学进行细胞群体的研究。然而对于每个细胞来说,其状态主要是由细胞内不同组学以及相互之间的调控来决定的,因此,同时获取单细胞多组学特征对于理解细胞“身份”来说显得尤为重要。

研究结果

本次研究报道的scCAT-seq是可同时捕获单细胞内染色质可及性和转录组的测序技术,该技术通过整合单细胞染色质可及性测序技术(scATAC-seq)和单细胞转录组测序技术(scRNA-seq),同时检测单个细胞的染色质可及性和基因表达特征,再通过整合两个组学的信息来研究细胞内部基因表达的调控机制。

scCAT-seq:『单』细胞『多』组学分析新技术_1

scCAT-seq:『单』细胞『多』组学分析新技术_2

scCAT-seq:『单』细胞『多』组学分析新技术_3

scCAT-seq:『单』细胞『多』组学分析新技术_4

研究结论

scCAT-seq能够提供单个细胞的高分辨率表观基因组和转录组学图谱。对于单个细胞而言,染色质的开放程度及转录因子结合与基因表达调控密切相关,通过多组学的关联分析,将调控元件与靶基因结合从而得到单一组学无法获取的调控关系,与现有技术方法相比,该技术鉴定到更多的高可信度调节相互作用。

应用

scCAT-seq在识别复杂细胞群体中的新细胞类型方面有巨大潜力,其分析结果能让我们更好的理解由基因组变异或环境影响引起的发育异常。可深入评估包括植入前筛查在内的多种临床应用中的特异性调控。

本次研究中所有的原始数据均保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000213。

参考文献:
Liu L, Liu C, Quintero A, et al. Deconvolution of single-cell multi-omics layers reveals regulatory heterogeneity[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 470.

上一篇下一篇