單細胞ATAC測序（scATAC-seq）是基于10x genomics平臺的微流控和油滴包裹技術，在單細胞水平對細胞染色質(zhì)開放區(qū)域進行檢測的新技術，可用于繪制細胞染色質(zhì)開放區(qū)的單細胞圖譜，是一種高分辨率研究染色質(zhì)開放程度與DNA結合蛋白調(diào)控基因的表達網(wǎng)絡，在單細胞水平研究表觀遺傳學的有效手段。

染色質(zhì)可及性的早期研究技術是ATAC-seq(Assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing)，該技術可進行高通量測序的染色質(zhì)可及性(開放性)研究，而染色質(zhì)開放區(qū)域一般是染色質(zhì)中呈松散狀態(tài)、可發(fā)生DNA復制和基因轉錄的區(qū)域，ATAC-seq 使用改造 Tn5轉座酶，捕獲染色質(zhì)開放區(qū)，將測序接頭引入開放染色質(zhì)的兩端，用于表觀遺傳、基因調(diào)控研究。2015 年 Science 和Nature發(fā)表論文先后提出利用單細胞 ATAC-seq 技術對染色質(zhì)可及性進行檢測，探索細胞轉錄調(diào)控機制，解決了以往存在的細胞異質(zhì)性難題，極大的擴大了ATAC-seq 技術的應用范圍。同時2018年10月，10x Genomics 推出的 Chromium 單細胞 ATAC 解決方案提供了一種全面的、可擴展的方法來研究分析單個樣本中成百上千個細胞中染色質(zhì)的開放情況?？稍趩渭毎竭M行多組學聯(lián)合分析，深度挖掘細胞異質(zhì)性表觀遺傳調(diào)控機理。

單細胞ATAC測序是通過改造Tn5轉座酶對混合的細胞核懸液進行核 DNA 的切割，然后使用微流控芯片將溶液中的細胞核包裹到油滴中，形成納米級的凝膠微珠乳濁液（GEMs）。采用 10x barcode條形碼，對每個細胞核切割的 DNA 加上唯一的10x barcode條形碼。通過文庫構建，測序，最終根據(jù) 10x barcode 條形碼將測序得到的序列關聯(lián)到每個單獨的細胞核上。

低成本

每個細胞成本遠低于傳統(tǒng)單細胞ATAC測序

高分辨率

可在單細胞水平檢測轉錄調(diào)控區(qū)域的開放性染色質(zhì)

高通量

8通道微流體系統(tǒng)，每個微流孔通道一次性可捕獲500-10000個細胞核

高效率

每個樣本細胞核捕獲率高達65%

大數(shù)據(jù)

獲得所有染色質(zhì)開放區(qū)域，不局限于某個轉錄因子位點

適用范圍廣

適用于細胞系，原代細胞，凍存細胞，新鮮組織等

經(jīng)驗豐富

累計制備100余種組織類型、5000+例的單細胞樣本，超高核抽提經(jīng)驗

染色質(zhì)開放區(qū)域圖譜繪制

細胞異質(zhì)性預測新細胞類型

胚胎細胞發(fā)育表觀遺傳修飾

疾病潛在標志物預測

腫瘤表觀機制研究

基因調(diào)控

?scATAC-seq繪制哺乳動物染色質(zhì)可及性圖譜

文中對13個成年小鼠組織的約100000個單細胞進行ATAC測序分析，鑒定出85種不同的染色體可接近性模式及近400000個差異可接近性元件。利用測序數(shù)據(jù)，將調(diào)控元件及其靶基因關聯(lián)起來，基于轉錄因子特異性定義亞群，探索細胞染色質(zhì)可接近性異質(zhì)性，并將小鼠染色質(zhì)可及性與人類全基因組關聯(lián)，為哺乳動物細胞亞群基因調(diào)控相關的深入研究提供了依據(jù)。