scATAC-seq(single-cell Assay for Transposase Accessible Chromatin with high-throughput sequencing)是一种利用DNA转座酶结合高通量测序技术,来研究染色质可及性的单细胞表观组测序技术。 scATAC-seq的原理是在提取细胞核后,利用Tn5转座酶切割染色质开放区域,并加上10X barcode及测序接头进行高通量测序,通过生物信息分析鉴定转录因子结合位点,从而为研究基因调控、胚胎发育表观遗传修饰、肿瘤发生表观机制研究以及全面的染色质调控图谱等提供有效的方法。scATAC-seq技术可以运用于所有真核细胞重编程的研究,在医学领域是重大疾病发病机制、药物作用机制、新药研发和生物标志物功能等研究的新一代有利工具。

应用领域:

• 肿瘤异质性研究
• 基因调控网络分析
• 细胞谱系和发育进程轨迹研究
• 生物标记物发现

服务优势:

• 单细胞表观分析
• 捕获率高
• 分析全面
• 成本低
• 短周期

技术路线:

样本要求:

• 细胞类型:生殖细胞、胚胎细胞、神经细胞、免疫细胞、肿瘤细胞、干细胞、其他原代细胞等;
• 细胞数量:>1х105 cells/sample;
• 细胞浓度:5х105~1.2х106 cells/ml,不含Ca2+和Mg2+
• 细胞活性:>80%;
• 细胞大小:<40um;
• 样品运输:特定组织保存液4℃低温运输。

生信分析:

  1. peaks顺式共调控关系图
  2. 差异peak关联基因活性点阵热图

  3. 聚类分析

案例分析:

案例一

本文对13个成年小鼠组织的约100000个单细胞进行ATAC测序分析,获得约100000个细胞的染色质可接近性数据,共鉴定出436206个可接近性位点。通过质控的81173个细胞的ATAC数据进行聚类分析,共鉴定出30个主要细胞亚群。基于30个主要细胞亚群的异质性,进一步细化分析, 鉴定出85种不同的染色体可接近性模式及近400000个差异可接近性元件。利用测序数据,将调控元件及其目标基因关联起来,基于转录因子特异性定义亚群,探索细胞染色质可接近性异质性,为哺乳动物细胞亚群基因调控相关的深入研究提供了依据。


参考文献:
Cusanovich Darren A, Hill Andrew J, et al. A Single-Cell Atlas of In Vivo Mammalian Chromatin Accessibility[J]. Cell, 2018, 174:1309-1324.e18.

案例二

本文对10类已定义的人类造血细胞亚群进行单细胞ATAC测序及数据分析,构建造血过程相关细胞的染色体可接近性图谱,描绘造血分化轨迹。结果发现多能干细胞中谱系偏移向不同类型的分支时候会产生染色质可及性差异。通过不同聚类方法观察到常见髓系祖细胞和粒细胞-巨噬细胞祖细胞(GMPs)中的异质性,并且提出一种分析GMPs发育轨迹的策略。此外,还整合了单细胞转录组测序数据,通过表达与调控元件可及性的关联,解决了主调节因子表达的时间动态和骨髓细胞发育中相关的染色质变化,为进一步的功能研究和分析相关的调节变化分析提供了资源。


参考文献:
Buenrostro, Jason D, et al. Integrated single-cell analysis maps the continuous regulatory landscape of human hematopoietic differentiation[J].Cell,2018,173: 1535-1548.