開放性染色質(zhì)測(cè)序技術(shù)

在有限的細(xì)胞核空間中，基因組的大部分是緊密折疊的，僅留下需要轉(zhuǎn)錄的部分是開放的�；罨�的調(diào)控序列上結(jié)合有轉(zhuǎn)錄因子，轉(zhuǎn)錄因子會(huì)招募其他蛋白啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。人體內(nèi)有些基因幾乎一直處于開啟狀態(tài)，有些基因用過(guò)之后就被閑置在一邊，它們的活性都處于嚴(yán)格的調(diào)控之下。因此， 研究人員有較高的興趣 來(lái)確定一個(gè)給定的細(xì)胞類型中哪些基因組區(qū)域是有活性的。美國(guó)斯坦福大學(xué)的 Howard Chang 開發(fā)一種被稱作 ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing），利用高通量測(cè)序技術(shù)檢測(cè)轉(zhuǎn)座酶易接近染色質(zhì)的技術(shù)。ATAC-seq 只需要很少的細(xì)胞就能鑒定基因組中所有活躍的調(diào)控序列。在 ATAC-seq 技術(shù)中，DNA 探針（作為轉(zhuǎn)座子發(fā)揮作用）通過(guò)酶促反應(yīng)（轉(zhuǎn)座酶 Tn5）被整合到基因組的開放區(qū)域，然后通過(guò)測(cè)序來(lái)鑒定這些區(qū)域。

通過(guò) ATAC-seq 技術(shù)我們可以獲得在該特定時(shí)空下細(xì)胞基因組中所有的處于松散狀態(tài)的核酸序列，真核細(xì)胞通過(guò)將基因組 DNA 與組蛋白進(jìn)行不同層次的折疊組裝成染色質(zhì)，這些精密組裝信息在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起決定性作用。染色質(zhì)區(qū)域的可接近性是特異性反式作用因子和順式調(diào)控元件相互作用的前提。結(jié)合 ATAC-seq 技術(shù)與 RNA-seq 技術(shù)便可以分析出所有活躍轉(zhuǎn)錄的調(diào)控序列，這為研究其上游的轉(zhuǎn)錄因子提供了重要的指導(dǎo)。

伯豪自研組織保護(hù)液，保證長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)募?xì)胞活性；

伯豪生物自研 ATAC-seq 細(xì)胞保護(hù)液和 ATAC-seq 組織保護(hù)液，保證 48 hours 長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)募?xì)胞活性；

成熟的單細(xì)胞懸液制備技術(shù)，細(xì)胞活性在 90% 以上；

嚴(yán)格控制線粒體污染率低于 5%；

個(gè)性生物信息分析，可提供多種個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)方案。

物種分類： 人、動(dòng)物、植物、真菌、細(xì)菌、真、原核混合

樣本類型： 新鮮細(xì)胞，數(shù)量為 1×103;– 105；

新鮮組織，質(zhì)量為 50mg/ 份；

測(cè)序模式：illumina Hiseq PE150；

推薦數(shù)據(jù)量：≥10Gb/ 樣本。

發(fā)育生物學(xué)（Developmental biology）是對(duì)于生物體生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程的研究。發(fā)育生物學(xué)研究基因?qū)��?xì)胞生長(zhǎng)，分化和形態(tài)發(fā)生（Morphogenesis）的調(diào)控，這些過(guò)程使生物體形成組織和器官。

在 20 世紀(jì)中，許多與胚胎發(fā)育有關(guān)的分子都被定義出來(lái)。轉(zhuǎn)錄因子（transcription factors）是細(xì)胞中基因表現(xiàn)的關(guān)鍵調(diào)控者。在不同的細(xì)胞中，如上皮細(xì)胞、肌肉細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等，因?yàn)檗D(zhuǎn)錄調(diào)控而有不同的蛋白質(zhì)表現(xiàn)。轉(zhuǎn)錄因子受到細(xì)胞核外，訊息傳遞路徑（signaling transduction pathway）的影響。訊息傳遞路徑通常包括了受體（receptor）和它的配體（ligand），并有其他酵素，如蛋白激酶（protein kinases）介入。

文章探究了人類精原干細(xì)胞（hSSCs）的 DNA 甲基化（DNAme），染色質(zhì)和轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，以了解轉(zhuǎn)錄，信號(hào)和代謝狀態(tài)在 hSSC 分化過(guò)程中的轉(zhuǎn)變。這篇文獻(xiàn)不僅可以作為發(fā)育研究的參考文獻(xiàn)，還可以作為聯(lián)合 ATAT-seq、WGBS、RNA-seq 的參考文獻(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)材料：健康成年人的 5 個(gè)睪丸樣本。

1、ATAC-seq（SSEA4+ SSCs 或培養(yǎng) ESCs）；

2、組織酶解，MACS 分選 SSEA4+ 或 c -KIT+ 細(xì)胞；

3、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和大量細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序；

4、全基因組重亞硫酸氫鹽測(cè)序（SSEA4+ 細(xì)胞）。

作者發(fā)現(xiàn) hSSC 具有獨(dú)特的 DNA 甲基化和開放染色質(zhì)景觀，同時(shí)發(fā)現(xiàn)開放的染色質(zhì)富含激素受體的結(jié)合位點(diǎn)和潛在的先驅(qū)因子，這可能會(huì)激發(fā) hSSCs 的激素反應(yīng)。重要的是，單細(xì)胞 RNA 測(cè)序（scRNA-seq）分析揭示了從 hSSCs 向分化 c -KIT + 過(guò)渡期間存 4 種不同的細(xì)胞狀態(tài)，描繪了 hSSCs 潛在的發(fā)育軌跡，即 hSSC 從靜止到增殖，代謝活躍、到分化為精原細(xì)胞的 4 種細(xì)胞狀態(tài)。此外，還使用免疫熒光直接可視化 scRNA-seq 鑒定的差異表達(dá)基因子集的蛋白質(zhì)表達(dá)，原位驗(yàn)證了關(guān)鍵基因組學(xué)發(fā)現(xiàn)。

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.