单细胞 ATAC强强联手
2018.11.28


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,也在各顶级期刊崭露头角。10xGenomics ChromiumTM平台作为大规模单细胞研究黑科技,在2018年冬季隆重推出单细胞ATAC产品,将单细胞测序和ATAC测序技术进行结合。这一前沿技术又会引领哪些风潮呢?安诺小编作为单细胞课代表,已经预习好了功课,接下来就为大家划一下单细胞ATAC的重点。 


ATAC技术

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、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。


图1 ATAC-seq技术原理

1 ATAC-seq技术原理[1]


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

2 细胞异质性


10xGenomics单细胞ATAC技术原理

10xGenomics系统拥有75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GEMGel 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: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

3 10x Genomics 单细胞ATAC技术原理


10xGenomics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

4 10x Genomics 单细胞ATAC送样建议


应用方向


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

5 10x Genomics 单细胞ATAC部分分析内容展示


10xGenomics单细胞多组学

201610xGenomics单细胞转录组首篇Cell文章见刊至今,利用10xGenomics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肿瘤分化再生神经领域的研究应用,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

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:

[1] 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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