空间分辨的转座酶可接近性染色质高通量测序服务
Spatial ATAC-seq
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Bulk ATAC-seq测序通过靶向染色质可及区域,能够精准解析特定生理或病理状态下基因组功能区域的染色质开放性动态变化。该技术基于转录因子(TF)结合基序(motif)的富集分析,可推断染色质开放性变化的分子动力学特征,揭示转录因子介导的调控网络重塑规律。进一步联合转录组数据,通过整合分析染色质可及性与基因表达的关联,能够筛选出通过调控染色质开放状态影响基因转录的功能性变异。该技术为细胞分化轨迹解析、发育进程调控机制及疾病状态转变的表观遗传基础研究提供了多维度的分析策略,助力阐明表型转换过程中染色质结构动态变化与基因表达调控的分子关联。
Spatial ATAC-seq
随着技术的发展,单细胞ATAC-seq(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing)技术通过在单细胞水平解析染色质的开放状态,为生命科学研究提供了前所未有的分辨率和深度。其核心意义在于突破传统技术的细胞异质性限制,揭示基因调控的细胞特异性机制,推动基础研究和临床转化。但组织解离过程会导致空间信息的丢失,空间ATAC-seq技术的出现解决了这些问题。
空间ATAC-seq技术的核心在于突破了传统表观遗传学技术的空间维度限制,实现了在组织原位水平解析染色质开放性的空间分布规律,为解析肿瘤表观遗传异质性、微环境细胞互作及治疗抵抗机制等提供全新视角。该技术可精准捕捉传统组学难以识别的局部染色质调控事件(如区域特异性增强子激活、转录因子空间分布差异),并基于空间定位的表观遗传特征,赋能空间依赖性治疗策略开发,成为推动肿瘤精准医学从“宏观分析”向“空间特异性调控”升级的核心技术工具。
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1.对原始数据进行质控和格式转换;
2.使用 Cutadapt 去除接头序列并过滤低质量读段;
3.使用 BWA 将 Clean Reads 比对至参考基因组;
4.使用 Samtools 对比对结果进行排序和整理;
5.生成用于下游分析的空间ATAC表达矩阵;
6.结合 R 包进行数据可视化、空间聚类、差异分析及功能注释。
分析流程
Spatial ATAC-seq文库构建和测序主要分为以下几步:
1.组织切片固定;
2.透化处理后用 Tn5 转座酶切割开放染色质;
3.杂交捕获 DNA 片段,连接生成带空间条形码的 DNA;
4.消化组织,回收并纯化 DNA;
5.文库构建;
6.测序。
文库构建
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Solid-phase capture and profiling of open chromatin by spatial ATAC
在表观基因组学研究中,解析染色质可及性的空间分布对于理解细胞命运决定、组织异质性及疾病机制具有至关重要的意义。然而,传统的表观基因组分析方法在获取全基因组信息的同时,往往难以兼顾空间分辨率,这极大地限制了对细胞在组织微环境中基因调控程序的深入解析。在此背景下,发表于《Nature Biotechnology》(影响因子约 68.164)2023 年 8 月期的研究论文《Solid-phase capture and profiling of open chromatin by spatial ATAC》(作者:Enric Llorens-Bobadilla 等,DOI:https://doi.org/10.1038/s41587-022-01603-9)为这一领域带来了突破性进展。该研究创新性地提出了空间 ATAC(spatial ATAC)技术,通过将转座酶可及染色质测序(ATAC-seq)与条形码固相捕获技术相结合,实现了组织切片中染色质可及性的空间分辨分析。这项技术不仅能够揭示小鼠器官发生过程中空间基因表达背后的调控程序、谱系分化规律,还在人类病理研究(如乳腺癌)中展现出重要应用价值,为解析空间限制性基因调控网络提供了强有力的工具。接下来,我们将围绕这篇具有里程碑意义的研究,深入探讨空间 ATAC 技术的原理、验证及其在发育生物学与疾病研究中的核心发现。
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