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同一单细胞内染色质可及性和基因表达联合分析揭示癌症特异性调控程序

已有 500 次阅读 2025-5-19 18:26 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦

同一单细胞内染色质可及性和基因表达联合分析揭示癌症特异性调控程序

肿瘤微环境（TME）的细胞异质性和可塑性强烈影响癌症的进展和肿瘤对治疗的反应。单细胞测序技术的出现揭示了基因组、表观基因组、转录组和蛋白质组水平的肿瘤内异质性。这些技术可以以联合的方式描绘样本的多模式景观（即“多组学”）。然而，每种技术最初都是“单分子”的，只分析每个单细胞中的一种数据模式。对肿瘤样本中同一单细胞中多种模式的联合分析可以揭示不同层发生的调控过程的更完整图景，并有助于发现易感细胞群和治疗开发的分子靶点。

已经报道了对同一单细胞进行联合分析的多种方法。值得注意的例子包括G&T-seq整合了基因组和转录组分析，ScTrio-seq分析基因组、DNA甲基组和转录组，以及CITE-seq测量细胞表面标记的转录组和蛋白质水平。此外，还报道了单细胞染色质可及性和基因表达的联合分析方法。这些方法有助于解剖器官的细胞组成，揭示表观遗传调控机制和发育转变。最近，这些方法已被应用于癌症研究，并确定了候选的癌症相关表观遗传学驱动因素。

最近，Tang等人通过测序（Parallel-seq）对同一单细胞中的RNA和染色质可及性数据进行配对分析（图1）。Parallel-seq是一种单细胞分析技术，结合了组合索引和基于液滴的单细胞测序，同时测量同一细胞中的染色质可访问性和基因表达（即联合scATAC和scRNA分析）。通过将droplet与多个细胞（10个细胞，高效利用生成的液滴）“过载”，并执行前后索引以区分每个液滴中的细胞。Parallel-seq实现了技术可靠性、高数据质量和巨大的条形码空间，支持超高通量和成本效益分析。在联合RNA和染色质可及性数据分析方面，Parallel-seq优于最先进的竞争方法。作者们对40个肺肿瘤和肿瘤邻近样本进行了Parallel-seq测序，获得了一个广泛的数据集。该数据集包括超过200,000个高质量的联合scATAC和scRNA图谱，证明了其在识别肿瘤细胞和TME免疫细胞中细胞类型特异性调控程序方面的应用范围和能力。

图1 Parallel-seq能够同时对单细胞中染色质可及性和基因表达进行超高通量分析（A）Parallel-seq结合了组合索引和液滴过载来测量同一单细胞中的染色质可及性和基因表达。（B）绘制到人类和小鼠基因组的scRNA的UMI计数（左）和scATAC的独特片段计数（右）数据。该实验检测了K562（人）、HEK293T（人），GM12878（人）和NIH/3T3（鼠）细胞的混合物。（C）Parallel-seq分析整合的单细胞染色质可及性和基因表达谱分别准确地再现了ENCODE K562细胞中的bulk ATAC-seq（ENCFF048XLS）和核RNA-seq（ENCFF631TDY）谱。（D）散点图显示了K562中Parallel-seq、10XMultiome、ISSAAC-seq和SNARE-seq的独特ATAC读取峰数和每个细胞的RNA UMI。每个点代表一个细胞，沿x和y轴显示聚合分布。该研究只比较了ISSAAC-seq的液滴版本。由于无法在SHARE-seq数据集中匹配scATAC和scRNA之间的条形码，无法在图中包含SHARE-seq数据集

参考文献

[1] Tang L, Zhang J, Shao Y, Wei Y, Li Y, Tian K, Yan X, Feng C, Zhang QC. Joint analysis of chromatin accessibility and gene expression in the same single cells reveals cancer-specific regulatory programs. Cell Syst. 2025 Apr 15:101266. doi: 10.1016/j.cels.2025.101266.

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC