BD单细胞ATAC-seq
BD单细胞ATAC-seq
ATAC-seq是研究染色质可及性的强大工具。其在识别基因调控元件、研究转录因子结合、发现潜在标志物等方面具有重要价值。并广泛应用于基因调控、细胞发育分化、疾病研究和基因组三维结构等多个研究领域,推动产生了多项重大研究成果。
基于BD Rhapsody™平台的单细胞表观组学技术——单细胞ATAC测序(scATAC-seq),依托BD平台独特的分子标签技术与高效的捕获体系,从源头保障了scATAC文库构建的稳定性与批间可重复性。通过scATAC-seq,可监测异质细胞群体中染色质可及性状态的动态变化,更高分辨率的细胞状态聚类与身份注释。这对于构建连续发育轨迹、界定分化临界状态及揭示疾病相关的调控重塑机制具有关键指导意义。
技术流程
BD Rhapsody平台优势
1、在不同的实验条件均具有高的灵敏度和特异性
2、同时检测多个样本,提高细胞通量、降低批次效应
3、通量覆盖范围广:适用于500~50000 cells的细胞通量
4、适用样本类型广:新鲜或冻存样本
scATAC-seq相较于ATAC-seq
1、单细胞分辨率,识别单个细胞的染色质可及性特征,识别稀有细胞类型,理解独特调控特征
2、解析细胞类型或谱系特异性的调控元件
3、在发育轨迹推断、细胞分化过程解析及疾病相关细胞状态变化识别中,具有更高的细胞分辨率和更强的异质性解析能力
4、能够在稀有细胞群体或过渡状态中检测特异的染色质可及性变化
5、scATAC+scRNA联合分析,同时获取基因表达与染色质可及性,构建更完整的基因调控网络
scATAC-seq前沿应用
1、肿瘤异质性与免疫微环境解析
解析肿瘤细胞亚群的表观遗传异质性,揭示免疫细胞浸润状态与耗竭机制,为肿瘤免疫治疗和耐药机制研究提供表观组学依据
2、发育生物学与细胞命运调控
通过染色质可及性的时序变化追踪细胞分化轨迹,结合拟时序分析推断关键调控因子和细胞命运决策机制
3、多组学整合与基因调控网络构建
整合scRNA-seq数据分析,关联染色质可及性和基因表达模式,系统构建顺式调控元件网络,深入解析基因表达的上游调控逻辑
送样要求
分析内容
基本分析
1. 原始数据质控与scATAC信号质量综合评估
2. scATAC区域检测、注释分类及基因组分布特征分析
3. 有效细胞识别筛选与scATAC矩阵构建分析
4. 单细胞聚类分群、降维展示与异质性解析
5. 细胞类型鉴定、特征开放区域挖掘与群体特征分析
6. 不同细胞亚群及不同实验组间差异可及性分析
高级分析
1. 转录因子结合位点Motif富集与转录因子活性偏好分析
2. 差异可及性相关基因GO/KEGG功能注释与通路解析
3. 细胞发育过程、状态转变与轨迹推断分析
4. Peak-Gene关联、共可及性及顺式调控元件网络分析
个性化分析(评估收费)
1. 多组学整合分析
2. 特定通路、关键转录因子与调控机制的定制研究
数据质控
实测数据
细胞聚类与类型注释
标记基因得分热图
差异开放染色质peak
拟时序轨迹
BD单细胞ATAC-seq应用案例
Science:鼻内粘膜疫苗通过训练肺部免疫系统实现广谱呼吸道保护(doi: 10.1126/science.aea1260)
这项研究展示了一种新型的鼻内接种疫苗策略,它不针对特定病原体,而是通过激活肺部的“整合器官免疫”来提供广谱且持久的保护。文章中使用了BD Rhapsody单细胞平台开展揭示疫苗保护机制的实验,其中通过BD平台scATAC-seq对接种疫苗后不同时间点(21天和90天)小鼠肺部的96,834个细胞进行了染色质可及性分析,旨在从表观遗传层面揭示疫苗诱导的“训练免疫”机制。
D)未免疫小鼠、疫苗接种后 21 天和 90 天小鼠的肺细胞染色质可及性的整体分群特征;E)肺泡巨噬细胞(AM)中,抗原呈递相关基因H2-Aa、干扰素刺激基因Ccl5在染色体上的染色质可及性峰图;F)转录因子Motifs富集分析结果。疫苗接种后 21 天、3 个月,与未免疫小鼠相比,肺细胞中 AP-1、STATs、IRFs、NF-κB 等家族转录因子的 motif 可及性偏差得分
核心应用与发现如下:
1. 证实肺泡巨噬细胞的持久表观遗传重编程:数据显示,与抗原呈递相关的基因(如H2-Aa)、干扰素刺激基因(如Ccl5)以及炎症调控基因(如Il10rb)的染色质位点在肺泡巨噬细胞中保持长期开放状态,这种可及性变化持续至少3个月,从分子层面解释了为何这些细胞能长期维持高度警觉和快速反应能力。
2. 解析关键转录因子调控网络:通过转录因子基序富集分析,发现AP-1家族(Fos、Junb等)、STATs、IRFs和NF-κB家族转录因子的结合基序在T细胞和肺泡巨噬细胞中长期处于可及状态。这揭示了疫苗通过激活特定上游调控元件,维持了下游效应基因的持续转录潜能。