近年来，ATAC-seq技术成为研究基因表观组学的新利器，在Cell、Nature等顶级期刊发表了多篇高分文章。这些研究主要通过ATAC-seq来研究表观遗传学调控，包括信号通路、细胞发育、疾病发生等，同时结合motif分析来识别哪些转录因子参与基因表达调控。

表1 ATAC-seq发表的部分高分文章

什么是ATAC-seq？

染色质开放区：真核生物染色体是由DNA分子包裹组蛋白形成的核小体结构通过一系列折叠过程而形成的。有一些经染色质重塑后呈现出松散状态的区域被称为染色质开放区或染色质可及性区域，而DNA复制和基因转录都发生在这些区域（图1.a）。

ATAC-seq，(Assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing)：基于高通量测序的染色质转座酶可接近性实验。使用Tn5转座酶切割染色质的开放区域，同时加上测序引物(adapter)进行高通量测序(图1.b)，是一种快速灵敏的表观遗传学研究技术。

图1 Tn5转座酶切割原理

单细胞ATAC-seq——表观基因组学研究新突破

图2 Science和Nature先后发表单细胞ATAC-seq文章

2015年4月，Science发表了《通过标记组合细胞研究单细胞染色质可及性》的文章。同年7月，Nature发表了《单细胞染色质可及性揭示转录调控机理》的文章。这两篇论文先后提出利用单细胞ATAC-seq技术对染色质可及性进行检测，探索细胞转录调控机制，解决了以往存在的细胞异质性难题，成为ATAC-seq技术的一大突破。

图3 近期利用单细胞ATAC-seq技术发表的部分高分文章

10X Genomics单细胞ATAC-seq

单细胞10X Genomics平台与ATAC-seq强强联合，

会碰撞出怎样的火花？

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10X Genomics单细胞ATAC-seq

产品介绍

博奥晶典10X Genomics单细胞ATAC-seq，是基于10X Genomics平台，在单细胞水平对细胞染色质开放区域进行检测的新技术（图4）。可用于绘制细胞染色质开放区的单细胞图谱，是一种单细胞水平研究表观遗传学的有效手段。

图4 10X Genomics Chromium^TM Single Cell平台

单细胞ATAC-seq是建立在GemCode技术上的微流体平台（图5）。

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DN**段的末端添加测序引物；

其次，带有条形码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DN**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。

图5 单细胞ATAC-seq技术原理

2 实验流程

图6 单细胞ATAC-seq实验流程

样本类型：单细胞核悬浮液。

保存运输：新鲜样品冰块保存、新鲜运输

二

产品优势

☆ 超低污染: 线粒体DNA的reads数＜2%；

☆ 超高通量: 每个微流孔通道一次性可捕获500—10000个单细胞核；

☆ 超高捕获效率: 平台每个细胞核的捕获效率达到了65%；

☆ 超短周期: Tn5转座酶切割染色质的开放区域，同时在DN**段的末端添加测序引物，省时省力；

☆ 超多数据量: 获得染色质所有开放染色质区域，不局限于某个转录因子位点或蛋白保护区域；

☆ 超低成本：相较于其他单细胞核捕获平台或传统酶切方法，价格大幅降低。

三

技术应用

单细胞ATAC-seq如何应用到我们的科研中呢？

总结近几年的高分文献，单细胞ATAC测序主要可以应用于以下6个研究领域：

应用研究实例.

1、染色质开放区域图谱绘制