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衰老往往会导致机体免疫应答功能减退和系统感染几率的增加，而导致衰老过程中免疫系统变化的原因依然不清晰。来自美国Jackson基因组医学实验室Jacques Banchereau团队，描述了衰老过程中染色质动态变化的特征，发现了关键的基因及其调控特征。研究团队招募了51例健康年轻组（年龄22-40岁）与26名年龄大于65岁的健康老年组，利用ATAC-seq和RNA-seq发现了两组间显著差异的基因。 如上图，研究人员首先对两组共49例PBMC样本做了ATAC-seq和RNA-seq测序，并通过流式细胞仪进行细胞分类，获得了CD4+和CD8+的T细胞亚型的数据，进行不同年龄分组的差异分析。 从PBMC的ATAC-seq数据中，发现了超过1万个的差异位点（peak：染色质开发区域），并利用这些差异位点对样本聚类，聚类效果明显分为两群。 可想而知，接下来需要对鉴定到的这些差异位点进行功能注释。利用GO注释，研究人员对能够注释到peak的两群基因做了功能区分。结果显示，在年老组中无论是变得开放还是关闭的基，其中很大一部分和免疫相关。进行再对这些免疫相关的基因区分，发现在年老组中，染色质关闭的基因绝大部分都和T细胞激活相关，而很多和细胞分化的基因却随着年龄增长而变得开放了。
利用ClueGO分析发现这些免疫相关的差异位点中，和T细胞功能及炎症反应（细胞毒性细胞）两个模块非常特别。T细胞基因表达和染色质在年老组中均出现下降的趋势，而和炎症反应相关的基因却出现了相反的趋势。这意味着什么呢？ 让我们看一下具体的例子，和T细胞分化及激活相关的基因如LEF1和TCF7显示明显的下降趋势；而和细胞毒性细胞相关的基因如GNLY和GZMB则显示增加的趋势。这其实意味着，衰老的人群中免疫系统出现了较多的和免疫应答相关的反向，如自然杀伤细胞的清除作用。 通过PBMC的数据找到了很多和T细胞相关的差异位点，针对T细胞本身的测序数据又是什么样子的呢？上面左图很清楚的显示了两个分组中T细胞染色质开放区域的差异情况，年轻组中IL7R这个基因开放程度明显较高，而IL7R基因则是淋巴细胞的发育的关键基因。对T细胞再进行分类，研究人员发现差异信号最多的为CD8+的T细胞，如上面右图。 如上图，将T细胞细分之后发现，在记忆T细胞中不同年龄分组间差异较为显著。并且ATAC-seq的数据显示，有motif存在于这些差异基因附近的转录因子的染色质也显示同样的差异模式。转录因子是连接染色质状态和基因表达状态最为合适的桥梁。 综上，这篇文章利用人的PBMC细胞整合分析了ATAC-seq和RNA-seq，利用PBMC的数据就可以非常敏感的检测到随着年龄变化所产生的基因差异。同时，证实了IL7R的染色质状态和基因表达的差异可以作为机体免疫应答变化的biomarker。 ATAC-seq联合RNA-seq用于Epigenome-wide association研究是不是一个好的思路呢？ |
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