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scATAC-seq揭示造血分化动态2026-07-27 08:54:03

单细胞组蛋白修饰检测技术实现了对特定表观遗传标记的直接、定量解析,为理解表观遗传调控提供了直接证据,但其通常针对预设的修饰类型,难以探索未知修饰或同步获取全基因组的染色质结构信息。与单一的DNA甲基化与组蛋白修饰相比,染色质调控景观是对染色质生物学功能更高层次的注释,它整合了组蛋白修饰、转录因子结合及基因组调控元件的协同作用,在胚胎发育与许多疾病发生等过程中至关重要。表观基因组测序技术的兴起,使在全基因组尺度解析这一调控景观成为可能。

其中,染色质免疫共沉淀芯片技术作为早期代表,通过将染色质免疫共沉淀与微阵列杂交相结合,实现了全基因组范围内DNA-蛋白质相互作用的图谱绘制。该技术的发展推动了后续技术谱系的丰富,例如ATAC-seq。初代的群体ATAC-seq采用了高效的“两步法”文库构建流程:转座反应与PCR扩增,仅需500~50,000个细胞即可同步鉴定开放染色质区域、核小体定位及调控基序,极大提升了效率并降低了样本输入量。然而,传统ATAC-seq通常反映混合细胞群体中开放染色质区域的总体信号,难以进一步区分不同细胞亚群或不同功能状态细胞之间的表观遗传差异。
 
随着单细胞测序的发展,单细胞ATAC-seq技术能够在单细胞水平描绘全基因组染色质可及性图谱,不仅可用于识别细胞群体内部隐藏的表观遗传异质性,还可结合转录因子基序富集、增强子活性等,推断细胞状态转换过程中潜在的调控网络。在造血系统中,HSCs及多能祖细胞处于连续的造血分化层级和高度异质的功能状态,scATAC-seq因而有助于揭示谱系偏向、分化启动等过程中染色质开放状态的动态变化。Buenrostro等人早期建立的scATAC-seq方法已证明,单细胞染色质可及性图谱能够揭示相同基因组背景下细胞间调控状态的差异。
 
出自《单细胞多组学技术在造血干细胞研究中的应用与进展》作者张奕扬,董芳。