Nature 子刊 | 美国加州大学圣地亚哥分校张鹍教授等：同一细胞中转录组和染色质可及性的高通量测序 (1区 IF31.86)
编译：冬日暖阳，编辑：十九、江舜尧。
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美国加州大学圣地亚哥分校张鹍教授等人于2019年10月14日在Nature子刊Nature Biotechnology在线发表题为《High-throughput sequencing of the transcriptome and chromatin accessibility in the same cell》的文章。单个细胞或细胞核的RNA序列揭示了它们的转录状态，从而能够更精确地重建细胞的生理学分子过程。本文介绍了基于微滴平台的SNARE-seq技术，SNARE-seq在概念上与sci-CAR5相似，但SNARE-seq代表了一个用于表征转录调控单元的输入和结果中的组织复杂性的强有力工具，并且对于创建人体组织和临床样本的细胞图谱具有重要价值。
单细胞RNA测序可以揭示细胞的转录状态，但对与开放或可进入的染色质区域相关的上游调节环境知之甚少，相同细胞内可及性染色质和RNA的联合分析将使转录调控与其输出直接匹配。本研究中，作者描述了基于液滴的单核染色质可及性和mRNA表达测序（SNARE-seq），该方法可以将细胞的转录组与其可利用的染色质连接起来进行大规模测序。具体而言，Tn5转座酶在通透性细胞核中捕获了可及的位点，以允许在许多平行液滴中与相同细胞的mRNA分子一起标记DNA条形码。为了证明SNARE-seq的实用性，作者分别从新生和成年小鼠大脑皮层生成了5081和10309个细胞的联合概况。作者重建了稀有细胞类型的转录组和表观遗传景观，特别是对于低丰度细胞而言未发现谱系特异性可及性位点。SNARE-seq采用的开放染色质接头序列转换策略具有很强的普适性，在将来开发多组学联合检测方法上具有广阔应用前景。
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图1 | 人细胞混合物链接单核转录组和染色质可及性测序。
aSNARE-seq的工作流程。
b，聚集的单核染色质可达性概要在GM12878细胞中重新获得已发表的ATAC-seq和omnia - atac的概要。
c，t-分布式随机邻接嵌入(t-SNE) snr -seq配对基因表达的可视化(上)和染色质可达性(下)；细胞标识是根据表达或染色质数据的独立聚类结果着色的。
d，批次间的一致性协议揭示了SNARE-seq数据的一致链接转录组和染色质可及性谱。每个圆圈的大小和颜色深度表示通过不同测定法鉴定的细胞条形码的数量。
图2 | 新生小鼠大脑皮层的SNARE-seq分析。
a，小鼠大脑皮层核的5081个SNARE-seq表达数据的UMAP投影。根据已知标记分配细胞类型。
b，热图显示了细胞类型特异性基因相对于所有细胞类型的最大表达水平的标准化表达。CR，Cajal–Retzius细胞。
c，小鼠大脑皮质核的SNARE-seq染色质可及性数据的UMAP投影。用链接的表达数据识别的细胞类型，用相同的颜色代码标记细胞。
d，热图显示细胞类型特异性可及位点相对于所有细胞类型的最大可及性的标准化染色质可及性。
e，染色质可及性轨迹是从细胞类型特异性或批次聚集（批号12 A，12 B和12 C）在周细胞（左）和小胶质细胞（右）标记基因位点（分别为Vtn和Cd45）产生的染色质可及性数据生成的。为了更好地显示，启动子区域以灰色阴影显示。
f，用SNARE-seq表达式（顶部）和染色质可及性（底部）轮廓构造1,469个核（214 IP–Hmgn2、99 IP–Gadd45g，437 IP–Eomes，177 Ex-L2 / 3–Cntn2和542 Ex）的伪时轨迹-L2 / 3–Cux1）来自小鼠大脑皮层。根据伪时间分数（左）或细胞身份（右）对单元格着色。
g，神经发生早期Sox 6、Gpm6b、NRXN 1和Khdrbs 2的启动子可及性(黄色)和基因表达(RED)的变化。MISC，杂簇的细胞。
图3 | 成年小鼠大脑皮层的SNARE-seq分析。
a，小鼠大脑皮层SNARE-seq表达数据对10309个核的n-t-SNE投影（n = 12个重复）。根据已知标记分配细胞类型。
b，成年小鼠大脑皮质核的SNARE-seq染色质可及性数据的t -SNE投影。用链接的表达数据识别的细胞类型，用相同的颜色代码标记细胞。