干货分享 | 10X Genomics单细胞ATAC-seq技术简介

前 言

18年年末，10X Genomics正式推出了单细胞ATAC-seq产品及实施方案，这是目前第一个成熟的单细胞表观基因组特征的商业化解决方案，为探索细胞发育的机理机制、深入了解疾病的诊断和治疗提供便利。

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ATAC-seq技术

ATAC-seq(染色质开放性测序技术, Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing)是通过转座酶研究染色质开放性的高通量测序技术。众所周知，染色体绝大部分区域是紧密折叠的，仅有一小部分比较松散，而这部分松散（开放、易接近）区域往往是转录发生调控区域。ATAC-seq技术利用转座酶将接头序列插入在基因组的开放区域，然后通过高通量测序便可以获得转录因子等转录调控的关键信息。

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单细胞ATAC-seq

单细胞ATAC-seq，顾名思义就是从单细胞水平上研究染色质开放性，已经被广泛应用于多个研究领域，例如：

• 肿瘤异质性研究

• 基因调控网络分析

• 细胞谱系示踪

• 生物标记物发现

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单细胞ATAC-seq发表情况

根据Web of Science搜索“single cell ATAC”关键词获得的引文分析结果，从出版年统计可以看出18年单细胞ATAC-seq文章发表数目骤增。

从出版期刊统计(Top25)可以看出目前单细胞ATAC-seq主要发表在Nature、Cell等顶级期刊上。

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10X单细胞ATAC-seq技术路线

首先利用转座酶孵育细胞核，形成片段化DNA；

其次利用“双十字”微流体系统形成单细胞核的GEM(Gel bead in EMulsion)，此时每一个GEM中10X Barcodes序列是相同且特异的(Barcodes被密集连接在Gel bead上，通过Barcodes序列可以区分不同细胞核)；

然后凝胶珠溶解，细胞核破裂，片段化DNA同10X Barcodes序列连接；

最后油层破裂，DNA片段释放出来，后续进行Illumina文库构建和测序，获得每一个细胞的染色体开放区域序列信息。

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10X单细胞ATAC-seq技术优势

作为单细胞测序的一个重要里程碑，10X Genomics ChromiumTM实现了真正意义上的单个细胞测序。10X Genomics单细胞ATAC-seq技术和相关知识产权来自于收购Epinomics公司，而Epinomics公司是由ATAC-seq技术的主要创建者斯坦福大学医学院的教授Howard Chang等人创立的。10X Genomics单细胞ATAC-seq技术具有许多其他平台无法比拟的优势，例如：

• 通量大，8通道微流体系统，每一个通道可以处理500-10000个细胞核

• 效率高，细胞核捕获率超过65%

• 线粒体序列污染低，GM12878细胞系测试结果小于2%

• 兼容性高，10X ATAC文库可同时兼容NovaSeq, HiSeq, NextSeq和MiSeq等平台

• 样品涵盖范围广，可以处理细胞系、原代细胞、新鲜样品和冻存样品

• 结果展示方便，10X官方提供Loupe Cell Browser可视化交互软件

结 语

欧易生物是国内较早引进10X Genomics平台的机构之一，打造了专业的单细胞分析团队，积累了丰富的单细胞项目经验，同时也成功举办过多期广受好评的单细胞测序培训班。欧易生物期望助力各位科研工作者，期待与您合作。

参考资料

https://en.wikipedia.org/wiki/ATAC-seq

https://www.10xgenomics.com/solutions/single-cell-atac/

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安GeLA 撰文

本文系欧易生物原创

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