技术简介

在有限的细胞核空间中，基因组的大部分是紧密折叠的，仅留下需要转录的部分是开放的。活化的调控序列上结合有转录因子，转录因子会招募其他蛋白启动基因转录。人体内有些基因几乎一直处于开启状态，有些基因用过之后就被闲置在一边，它们的活性都处于严格的调控之下。因此，人们有巨大的兴趣来确定一个给定的细胞类型中哪些基因组区域是有活性的。美国斯坦福大学的 Howard Chang 开发一种被称作 ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing），利用高通量测序技术检测转座酶易接近染色质的技术。ATAC-seq 只需要很少的细胞就能鉴定基因组中所有活跃的调控序列。在 ATAC-seq 技术中，DNA 探针（作为转座子发挥作用）通过酶促反应（转座酶 Tn5）被整合到基因组的开放区域，然后通过测序来鉴定这些区域。

技术应用

通过 ATAC-seq 技术我们可以获得在该特定时空下细胞基因组中所有的处于松散状态的核酸序列，真核细胞通过将基因组 DNA 与组蛋白进行不同层次的折叠组装成染色质，这些精密组装信息在基因转录调控中起决定性作用。染色质区域的可接近性是特异性反式作用因子和顺式调控元件相互作用的前提。结合 ATAC-seq 技术与 RNA-seq 技术便可以分析出所有活跃转录的调控序列，这为研究其上游的转录因子提供了重要的指导。

伯豪优势

伯豪自研组织保护液，保证长途运输的细胞活性；

伯豪生物自研 ATAC-seq 细胞保护液和 ATAC-seq 组织保护液，保证 48 hours 长途运输的细胞活性；

成熟的单细胞悬液制备技术，细胞活性在 90% 以上；

严格控制线粒体污染率低于 5%；

专业的生物信息分析，可提供多种个性化的实现方案。

样本要求

样本类型： 新鲜细胞，数量为 1×103 – 105；

新鲜组织，质量为 50mg/ 份；

测序模式：illumina Hiseq PE150；

推荐数据量：≥10Gb/ 样本。

数据分析

案例展示

案例：对人类精原干细胞中 DNAme，染色质和转录分析进行多组学分析

研究背景

发育生物学（Developmental biology）是对于生物体生长和发育过程的研究。发育生物学研究基因对细胞生长，分化和形态发生（Morphogenesis）的调控，这些过程使生物体形成组织和器官。

在 20 世纪中，许多与胚胎发育有关的分子都被定义出来。转录因子（transcription factors）是细胞中基因表现的关键调控者。在不同的细胞中，如上皮细胞、肌肉细胞、神经细胞等，因为转录调控而有不同的蛋白质表现。转录因子受到细胞核外，讯息传递路径（signaling transduction pathway）的影响。讯息传递路径通常包括了受体（receptor）和它的配体（ligand），并有其他酵素，如蛋白激酶（protein kinases）介入。

文章探究了人类精原干细胞（hSSCs）的 DNA 甲基化（DNAme），染色质和转录状态，以了解转录，信号和代谢状态在 hSSC 分化过程中的转变。这篇文献不仅可以作为发育研究的参考文献，还可以作为联合 ATAT-seq、WGBS、RNA-seq 的参考文献。

研究思路

实验材料：健康成年人的 5 个睾丸样本

关键技术

ATAC-seq（SSEA4+ SSCs 或培养 ESCs）

组织酶解，MACS 分选 SSEA4+ 或 c -KIT+ 细胞

单细胞转录组测序和大量细胞转录组测序

全基因组重亚硫酸氢盐测序（SSEA4+ 细胞）

作者发现 hSSC 具有独特的 DNA 甲基化和开放染色质景观，同时发现开放的染色质富含激素受体的结合位点和潜在的先驱因子，这可能会激发 hSSCs 的激素反应。最重要的是，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）分析揭示了从 hSSCs 向分化 c -KIT + 过渡期间存 4 种不同的细胞状态，描绘了 hSSCs 潜在的发育轨迹，即 hSSC 从静止到增殖，代谢活跃、到分化为精原细胞的 4 种细胞状态。此外，还使用免疫荧光直接可视化 scRNA-seq 鉴定的差异表达基因子集的蛋白质表达，原位验证了关键基因组学发现。

参考文献

Guo J, Grow E J, Yi C, et al. Chromatin and single-cell RNA-seq profiling reveal dynamic signaling and metabolic transitions during human spermatogonial stem cell development[J]. Cell Stem Cell, 2017, 21(4): 533-546. e6.

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