不同細(xì)胞類型的基因組可能是相同的，但是它們的表觀基因組和轉(zhuǎn)錄組不是相同的。表觀基因組由一組影響每個(gè)細(xì)胞的基因組發(fā)揮何種功能的標(biāo)記組成，而轉(zhuǎn)錄組指的是在某一特定條件下，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)翻譯后會(huì)產(chǎn)生蛋白。

在RNA轉(zhuǎn)錄過程中，細(xì)胞僅能夠接近它們的染色質(zhì)包裝的雙鏈基因組的某些部分。鑒于這種接近在不同細(xì)胞類型之間存在著變化，因此染色質(zhì)可接近性有助于確定多細(xì)胞生物體中多種細(xì)胞的形狀、功能和多樣性。

在一項(xiàng)新的研究中，來自美國華盛頓大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員開發(fā)出一種同時(shí)分析數(shù)千個(gè)細(xì)胞中每個(gè)細(xì)胞的表觀基因組和轉(zhuǎn)錄組的方法。他們將這種方法稱為sci-CAR。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月30日在線發(fā)表在Science期刊上，論文標(biāo)題為“Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells”。

細(xì)胞或細(xì)胞核中的核酸內(nèi)含物的獨(dú)特條形碼被整合著到sci-CAR中。這種對(duì)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記和分選的方法允許這些研究人員將單個(gè)細(xì)胞中的mRNA和染色質(zhì)可接近性譜相關(guān)聯(lián)在一起。

這些研究人員首先利用sci-CAR方法在肺癌來源的對(duì)皮質(zhì)醇作出反應(yīng)的細(xì)胞培養(yǎng)物模型中對(duì)4800多個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了檢測。在這種模型中，這些細(xì)胞用皮質(zhì)類固醇地塞米松（dexamethasone）進(jìn)行處理。這種合成類固醇能夠激活基因組上數(shù)千個(gè)位點(diǎn)的結(jié)合并改變數(shù)百個(gè)基因的表達(dá)。

這些研究人員隨后研究了地塞米松對(duì)基因表達(dá)的影響的時(shí)間過程，以及在相同細(xì)胞中染色質(zhì)可接近性發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化。

在將sci-CAR應(yīng)用于來自小鼠整個(gè)腎臟的細(xì)胞核中時(shí)，這些研究人員獲得了11296個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可接近性譜。他們將他們的小鼠腎細(xì)胞分為14類，并且描述了細(xì)胞類型特異性的表觀基因組景觀和相關(guān)的轉(zhuǎn)錄組特征。

基于表觀基因組和轉(zhuǎn)錄組之間存在的相關(guān)性，這些研究人員還了解到他們能夠在距離較遠(yuǎn)的基因組調(diào)控元件和它們的靶基因之間建立關(guān)聯(lián)性，以便解釋各種細(xì)胞類型中基因表達(dá)的一些差異。

展望未來，相比于僅分析RNA轉(zhuǎn)錄或染色質(zhì)可接近性的測定方法，這種共測定方法（即sci-CAR）存在著明顯的優(yōu)點(diǎn)。特別地，sci-CAR的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它一次能夠潛在地用于聯(lián)合分析數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞。

參考資料：Junyue Cao1,2, Darren A. Cusanovich1,*,†, Vijay Ramani et al. Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells. Science, Published Online: 30 August 2018, doi:10.1126/science.aau0730.

原標(biāo)題：Science：重大進(jìn)展！利用sci-CAR方法同時(shí)分析上千個(gè)細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可接近性