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单细胞ATAC技术总结出炉

 周婷111 2019-02-23

基于2018年大火的大规模单细胞研究黑科技10x Genomics ChromiumTM平台,安诺优达将单细胞测序和ATAC测序技术进行结合,隆重推出单细胞ATAC产品,接下来为大家划一下单细胞ATAC的重点。


图1 ATAC-seq技术原理[1]

单细胞测序技术作为前沿技术之一,持续占据着各大期刊的版面,ATAC-seq堪称表观学研究领域的新宠,在顶级期刊逐渐崭露头角。基于2018年大火的大规模单细胞研究黑科技10x Genomics ChromiumTM平台,安诺优达将单细胞测序和ATAC测序技术进行结合,隆重推出单细胞ATAC产品,接下来为大家划一下单细胞ATAC的重点。

ATAC技术科普

ATAC-seq(Assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing)是基于高通量测序的染色质开放性研究,染色质开放区域是染色质中呈松散状态、可发生DNA复制和基因转录的区域,ATAC-seq 使用改造 Tn5转座酶,捕获染色质开放区,将测序接头引入开放染色质的两端,用于表观遗传、基因调控研究。ATAC-seq 与其他染色质开放性检测技术相比,具有操作简单、省时省力、无需抗体富集、样本起始量低等显著优势。

单细胞测序技术优势

单细胞测序技术作为微量细胞、稀少样本、细胞异质性的完美解决方法,自技术推出以来,已广泛应用于肿瘤、免疫、发育、神经、微生物等研究领域。细胞异型性是细胞之间的重要差异,仅使用组织样本进行二代测序,会掩盖样本的真实结果,无法进行细胞层面的研究。如下图所示,进行组织层面的测序,三个样本之间并无差异,但其实样本中存在不同表达状态的细胞,只有使用单细胞测序,才能揭示样本的真实情况,精准研究细胞异质性。


图2 细胞异质性

10x Genomics单细胞ATAC技术原理

10x Genomics系统拥有75万种不同的barcode凝胶珠(barcoded gel beads),基于其核心的微流控技术形成油滴包裹的GEM(Gel Beads-in-emulsion),每个GEM中只包含一个核和一个特定序列的barcode凝胶珠,一个特定barcode序列标记一个细胞核的所有序列,因此可通过barcode序列追溯细胞来源。

实验流程

转座酶处理:使用改造Tn5转座酶,捕获染色质开放区,将测序接头引入染色质开放区的两端。
细胞核标记:将Tn5转座酶处理后的样本加入10x芯片,利用barcode标记细胞来源,形成油滴包裹的GEM。
文库构建:基于Tn5转座酶引入的测序接头构建文库。

图3 10x Genomics 单细胞ATAC技术原理

10x Genomics 单细胞ATAC优势

低成本:每个细胞成本远远低于传统单细胞测序、组织测序;
短周期:1h即可完成Tn5转座酶对染色质开放区域的切割;
高通量:7min即可完成1,000-80,000个细胞核的标记;
大数据:可获得多至万个细胞的数据,不依赖于抗体捕获,全面性研究染色质开放区域;
专业软件:配套官方可视化软件。

送样建议

样本:从单细胞悬浮液抽提细胞核,可参考细胞核抽提protocol制备细胞核悬液。

图4 10x Genomics 单细胞ATAC送样建议

应用方向

研究领域应用范围广——干细胞、发育分化、肿瘤、免疫、神经系统等。

分析内容

基于染色质开放区域和转录因子motif富集进行细胞的分群和鉴定;
分析转录起始位点和调控区域;
比较不同细胞的染色质开放程度差异。


图5 10x Genomics 单细胞ATAC部分分析内容展示

10x Genomics单细胞多组学

从2016年10x Genomics单细胞转录组首篇 Cell 文章见刊至今,利用10x Genomics平台开展研究的热潮持续升温,目前已覆盖基因组、转录组、表观组这三大组学。 单细胞转录组发表文章数破百,称霸CNS各大顶级期刊,前面几期小编为大家介绍了单细胞转录组在肿瘤、分化再生、神经领域的研究应用(详见安诺基因微信公众号) ,针对免疫细胞也有个性化的VDJ产品,在现有最全的单细胞转录组解决方案基础上,单细胞 ATAC-seq 也已加入安诺单细胞大家族,不仅可从转录组层面研究基因表达,也可从表观层面研究基因调控!

图6 安诺单细胞测序技术总览

作为国内单细胞测序技术整体解决方案的提供商,目前安诺基因单细胞多组学研究具有全面的产品,覆盖三大组学(基因组、转录组、表观组),拥有丰富的项目经验、合作单位100+、物种经验50+、多篇高分文章IF累计100+,能够有针对性并准确服务于不同的研究领域及研究策略,使得科研工作者可以更深入地了解细胞间的异质性。 


参考文献:

Buenrostro Jason D,Giresi Paul G,Zaba Lisa C et al. Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomic profiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position[J]. Nat.Methods, 2013, 10: 1213-8.



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