产品介绍
10x Genomics公司推出的单细胞ATAC(Assay for Transposase Accessible Chromatin)技术可以在单细胞水平上对细胞染色质开放区域进行检测,为单细胞基因组水平调控机制研究提供了新的解决方案。该技术可以同时对上万个细胞的染色质开放区域进行分析,揭示染色质压缩和DNA结合蛋白如何调节基因表达,可以在解决细胞异质性的同时,研究细胞转录调控机制,是单细胞表观遗传学的一大突破。 该技术方案还包括了强大的软件分析和直观的可视化工具,可对单个细胞中的基因调控网络进行分析,用于绘制细胞染色质开放区的单细胞图谱。在胚胎发育的表观机制研究、疾病潜在标志物预测和肿瘤分型研究中具有广泛的应用前景。
应用方向
肿瘤的功能异质性研究
基因序列的突变会为某些转录因子提供新的结合位点,转录因子与新位点的结合会影响该基因的转录,并可能诱导癌症的发生。染色质可接近性是DNA调节元件活性的标志,借助单细胞ATAC技术,可以将肿瘤组织分成不同的亚群,鉴定每个亚群的染色质可接近敏感位点,揭示与染色质可接近性有关的调控作用,评估癌症中的基因调控环境。肿瘤中的染色质可接近区域可以为我们提供遗传和体细胞突变、DNA甲基化、远端基因调控以及最终影响癌症预后、治疗的基因表达变化之间的关键联系。
细胞发育途径相关的细胞类型和状态
诸如启动子和增强子之类的调控元件,参与调节基因表达调控,最终会使细胞发育成不同细胞类型。当细胞使用特定的调节元件时,染色质展开,从而使得它变得可接近。因此,染色质可接近性能够揭示细胞如何遵循一种特定的路径发育,比如,发育成高度特化的肌肉细胞或神经细胞。单细胞染色质的可接近性能够确定细胞的类型以及它是如何受到调节的,能鉴定出之前未知的调控元件,并预测每个调控元件在发育过程中的状态。
技术优势

1. 单细胞表观研究

利用转录起始位点和调控区域富集的信号检测单细胞开放染色质区域

2. 通量超高

8个通道,每个通道可处理500-10,000个细胞核

3. 捕获效率高

细胞核捕获效率高达65%

4. 数据污染小

线粒体数据占比小(以GM12878为例,线粒体占比<2%)

5. 适用范围广

可分析细胞系、原代细胞、新鲜细胞以及冷冻样本

6. 分析专业

强大的分析软件及互动的可视化工具

技术参数

样本类型

细胞系、原代细胞、新鲜和冻存的细胞

送样要求

细胞数量:≥1×105

推荐检测策略

单细胞染色质可接近性研究平台:10x Genomics的Chromium平台

测序平台:Illumina NovaSeq 600

测序策略:PE 50

测序数据量:13Gb(以5000个细胞为例)

服务周期

4个样本以内16个工作日完成所有实验和生物信息分析工作

8个样本以内20个工作日完成所有实验和生物信息分析工作

实验流程

图1 Single Cell ATAC Solution实验流程

单细胞ATAC解决方案建立在微流体平台上,用于研究单细胞染色质可接近性。首先,Tn5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barcode的凝胶珠和单个细胞核包裹在油滴中。每个油滴内,凝胶珠溶解,细胞核裂解释放片段化的DNA片段,接下来给每个细胞核内的DNA加上barcode,液体油层破坏后,带有barcode的DNA进行后续文库构建;最后,利用Illumina测序平台对文库进行高通量测序,即可一次性获得大量单细胞的染色质开放区域数据。
生物信息分析流程

图2 生物信息分析流程

重要分析结果展示

图3 不同细胞类型染色质可接近性差异

图4 标记基因附近的染色质开放区域与细胞类型的相关性

图5 基于转录因子motif可接近性鉴定出细胞特有的调控因子

图6 转录因子表达与结合位点可接近性的互补模式