10x Genomics 单细胞ATAC测序

1. 技术原理

人的DNA链全部展开大约有2m，需要折叠为染色质结构才可以存储到细胞核中。染色质的基本结构单位是核小体（由组蛋白组成），核小体再折叠最终形成高度压缩的染色质结构。高度折叠的染色质结构在复制和转录时需要暴露出DNA序列， 这个区域可以供转录因子和其他调控元件结合，因此它与转录调控密切相关。这种致密的核小体结构被破坏后，启动子、增强子、绝缘子、沉默子等顺式调控元件和反式作用因子可以接近的特性，叫染色质的可及性，这段区域叫开放染色质（Open Chromatin）或染色质可及性区域。


ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing）就是一种我们用来研究染色质可及性的方法，它是利用转座酶Tn5可结合开放染色质的特性来捕获开放区域DNA序列，进而通过高通量测序获得开放染色质区域的表观遗传研究技术。Tn5转座酶进入并切割暴露的DNA区域，然后将这些区域连接上特异的测序adaptor进行高通量测序，被测序的区域即为开放染色质区域。



博奥晶典单细胞ATAC测序技术利用10x Genomics单细胞ATAC测序平台，实现单细胞水平的细胞染色质开放区域检测。首先，转座酶进入细胞核，并优先在染色质的开放区域片段化DNA，同时在DNA片段的末端添加测序引物；其次，带有条形码的凝胶珠在油滴内对每个细胞核内的DNA片段进行barcode标记，带有barcode标签的DNA进行后续文库构建；最后，Illumina测序平台对文库进行测序检测，即可一次性获得大量单细胞的DNA染色质开放区域数据。


除了单一ATAC检测之外，10x Genomics最近还推出了单细胞多组学技术，经过转座酶处理的细胞核被包裹在油滴内后，带有条形码的特殊凝胶珠可以同时捕获细胞核内的DNA和mRNA，从而实现在同一个细胞核内进行ATAC与转录组的联合检测。

 单细胞核ATAC+转录联合检测实验流程


单细胞核ATAC+转录联合检测技术原理



2. 平台优势

  • 高通量：每个微流孔通道一次性可捕获 500-10000个单细胞核
  • 实验质量认证：博奥晶典单细胞 ATAC 测序已获得 10x Genomics 官方 CSP 认证证书
  • 单细胞多组学：同一细胞中同时检测基因表达和染色质开放信息
  • 多种样本类型：兼容细胞、新鲜组织以及冷冻组织样本
  • 数据联合分析：转录和染色质开放信息联合深入分析细胞类型和关键基因表观调控机制
  • 规避算法误差：直接进行数据联合分析，无需通过生信分析算法预测调控机制

3. 应用方向

  • 发育与分化
  • 肿瘤研究
  • 神经科学
  • 疾病机制