2021-01-11
在一(yi)個(ge)組(zu)織內(nei)部(bu)(bu)存在不(bu)(bu)同類型不(bu)(bu)同狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)調控(kong)(kong)生物學進(jin)(jin)程(cheng)(cheng)，通過單細(xi)胞(bao)測序可(ke)對組(zu)織內(nei)部(bu)(bu)不(bu)(bu)同類別的(de)(de)(de)(de)(de)細(xi)胞(bao)逐(zhu)個(ge)進(jin)(jin)行描述(shu)和分析。當獲得組(zu)織內(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)所有細(xi)胞(bao)的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)錄圖譜后(hou)，新的(de)(de)(de)(de)(de)問題便隨之而來：細(xi)胞(bao)在發育(yu)進(jin)(jin)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)分化，不(bu)(bu)同狀(zhuang)態(tai)之間的(de)(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)(zhuan)換，信(xin)號(hao)傳導途徑的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)閉，均受到(dao)不(bu)(bu)同層(ceng)面的(de)(de)(de)(de)(de)調控(kong)(kong)。我(wo)們所看到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)基因表達，是一(yi)個(ge)“果”，而確定這(zhe)個(ge)“果”的(de)(de)(de)(de)(de)“因”，又(you)是什么呢(ni)？在組(zu)織水平，追溯轉(zhuan)(zhuan)錄組(zu)“果”的(de)(de)(de)(de)(de)“因”，常(chang)(chang)常(chang)(chang)會(hui)拓展到(dao)信(xin)號(hao)分子的(de)(de)(de)(de)(de)感知與信(xin)號(hao)傳遞、表觀調控(kong)(kong)等多個(ge)層(ceng)面進(jin)(jin)行細(xi)致(zhi)研究。那(nei)么在單細(xi)胞(bao)水平，又(you)如何探索單細(xi)胞(bao)轉(zhuan)(zhuan)錄組(zu)“果”的(de)(de)(de)(de)(de)“因”呢(ni)。
10Xgenomics利用Tn5可酶(mei)切開(kai)放染色質區域并且在核(he)酸片段兩端(duan)加上接頭的特點，開(kai)發了單細胞(bao)ATAC（Assay for Transposase-Accessible Chromatin）技(ji)術(shu)，利用微流控系統捕獲Tn5加上的接頭序列，完成(cheng)對單細胞(bao)內部的染色質開(kai)放區域的測序。
將制備(bei)的(de)單細胞懸液一(yi)分(fen)(fen)為二，一(yi)部分(fen)(fen)進行單細胞轉錄(lu)組測序，一(yi)部分(fen)(fen)進行單細胞ATAC測序，可將組織內(nei)部各(ge)個細胞的(de)基(ji)因表達譜和染色(se)質可及性一(yi)一(yi)呈現，通過(guo)相(xiang)(xiang)關性分(fen)(fen)析(xi)，可確定不(bu)同方法之間的(de)細胞相(xiang)(xiang)關性。
從(cong)轉(zhuan)錄(lu)(lu)組數據(ju)出(chu)發，我們提出(chu)問題(ti)：不同基因(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)轉(zhuan)錄(lu)(lu)on/off，是由什(shen)(shen)么(me)機(ji)制決定的(de)；從(cong)ATAC數據(ju)出(chu)發，我們提出(chu)問題(ti)：染(ran)色質(zhi)的(de)開放狀態，決定了什(shen)(shen)么(me)基因(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)轉(zhuan)錄(lu)(lu)？了解了某個(ge)關(guan)注基因(yin)(yin)(yin)(yin)的(de)染(ran)色質(zhi)可及區(qu)域，通(tong)過分(fen)析染(ran)色質(zhi)可及區(qu)域的(de)序(xu)列(lie)，判斷可能激活(huo)其轉(zhuan)錄(lu)(lu)的(de)轉(zhuan)錄(lu)(lu)因(yin)(yin)(yin)(yin)子類(lei)型，通(tong)過分(fen)析細(xi)胞內表達的(de)該類(lei)轉(zhuan)錄(lu)(lu)因(yin)(yin)(yin)(yin)子的(de)成員，判斷可能的(de)激活(huo)該基因(yin)(yin)(yin)(yin)表達的(de)轉(zhuan)錄(lu)(lu)因(yin)(yin)(yin)(yin)子。通(tong)過這(zhe)樣(yang)的(de)研究，我們可將問題(ti)從(cong)“在(zai)(zai)(zai)單(dan)細(xi)胞水(shui)(shui)平(ping)，基因(yin)(yin)(yin)(yin)是誰，在(zai)(zai)(zai)干什(shen)(shen)么(me)”拓展到“在(zai)(zai)(zai)單(dan)細(xi)胞水(shui)(shui)平(ping)，基因(yin)(yin)(yin)(yin)如何(he)被調(diao)控，為(wei)什(shen)(shen)么(me)這(zhe)個(ge)干”。
這(zhe)樣(yang)將樣(yang)品一(yi)(yi)分為二進(jin)行(xing)(xing)整體水平的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，而非單個細(xi)胞水平的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)一(yi)(yi)對應的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，仍然滿足(zu)不了(le)(le)嚴謹的(de)(de)(de)(de)科學(xue)工作者的(de)(de)(de)(de)需求，為此，10Xgenomics推出了(le)(le)在同一(yi)(yi)個細(xi)胞內(nei)部同時進(jin)行(xing)(xing)單細(xi)胞轉(zhuan)錄(lu)組測(ce)序+ATAC測(ce)序的(de)(de)(de)(de)解決方案。僅(jin)需稍作修改凝膠(jiao)珠的(de)(de)(de)(de)捕獲序列，不改變樣(yang)本制備(bei)、上機分選等關鍵步驟，就可以輕松實(shi)現無偏差的(de)(de)(de)(de)轉(zhuan)錄(lu)組結果與ATAC結果的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)一(yi)(yi)對應。
接下來我(wo)們針對(dui)文章(zhang)里常(chang)用到(dao)(dao)的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)圖做個(ge)詳細(xi)(xi)解讀吧。比如該NCAM1基因(yin)，其表(biao)(biao)達(da)在(zai)CD56(bright) NK 細(xi)(xi)胞中表(biao)(biao)達(da)最高(gao)(gao)，在(zai)CD56(dim) NK 細(xi)(xi)胞中也有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)達(da)。相(xiang)對(dui)應地，在(zai)染(ran)(ran)色(se)質的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域(yu)1，可(ke)檢測到(dao)(dao)高(gao)(gao)水平的(de)(de)(de)染(ran)(ran)色(se)質開(kai)發區(qu)(qu)域(yu)，說(shuo)(shuo)明區(qu)(qu)域(yu)1是(shi)一(yi)個(ge)NACAM1的(de)(de)(de)enhancer。此外(wai)，在(zai)表(biao)(biao)達(da)較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)兩類(lei)細(xi)(xi)胞中，亦(yi)可(ke)見區(qu)(qu)域(yu)2的(de)(de)(de)染(ran)(ran)色(se)質開(kai)放區(qu)(qu)域(yu)，說(shuo)(shuo)明區(qu)(qu)域(yu)2也是(shi)一(yi)個(ge)enhancer，而其促進(jin)(jin)轉錄(lu)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力不(bu)如區(qu)(qu)域(yu)1。另一(yi)方面，NCAM1在(zai)單核細(xi)(xi)胞中表(biao)(biao)達(da)很(hen)低，在(zai)染(ran)(ran)色(se)質的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域(yu)3，也可(ke)檢測到(dao)(dao)高(gao)(gao)水平的(de)(de)(de)開(kai)放染(ran)(ran)色(se)質，說(shuo)(shuo)明該區(qu)(qu)域(yu)發揮suppressor的(de)(de)(de)功能(neng)(neng)，抑制NCAM1的(de)(de)(de)表(biao)(biao)達(da)。進(jin)(jin)一(yi)步(bu)地，可(ke)分析區(qu)(qu)域(yu)1有哪些轉錄(lu)因(yin)子(zi)的(de)(de)(de)結合(he)(he)位點，可(ke)預測促進(jin)(jin)其表(biao)(biao)達(da)的(de)(de)(de)轉錄(lu)因(yin)子(zi)，并結合(he)(he)在(zai)高(gao)(gao)表(biao)(biao)達(da)細(xi)(xi)胞表(biao)(biao)達(da)的(de)(de)(de)轉錄(lu)因(yin)子(zi)進(jin)(jin)一(yi)步(bu)篩選其可(ke)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)轉錄(lu)激活(huo)因(yin)子(zi)。
樣本(ben)要(yao)求(qiu)
