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Cell Discovery来源发表:

单细胞表观组建库从一周缩到一天:液滴配纳米孔长读长,一次约5000个细胞

核心概要

单细胞表观组测序把条形码环节从孔板搬进液滴。此前基于纳米孔长读长的单细胞ATAC与CUT&Tag只能逐孔操作,约5000个细胞的建库至少需要一周,成本也限制了规模化。新方法让转座或抗体引导转座后的细胞核与条形码磁珠在商用微流控芯片中共同成滴,再用纳米孔测序,一次实验处理约5000个细胞,建库时间缩到一天,含测序的单细胞成本约从$1.98降到$0.39。在GM12878上,10000个细胞核的输入产出66 Gb数据,82.8%的读段归入有效细胞条形码。

Source-provided article image: A droplet-based long-read single-cell epigenome sequencing method for the high-throughput profiling of multidimensional regulatory elements within individual cells.
PubMed

深度剖析

长读长单细胞表观组的条形码环节从孔板移进了液滴,一次实验能处理的细胞数升到约5000个。 此前的scNanoATAC-seq与scNanoSeq-CUT&Tag都在孔板上逐孔操作,约5000个细胞的建库至少需要一周,费用也把研究规模压得很小。 对约5000个细胞,液滴流程把建库时间压到一天,含测序的单细胞总成本从约$1.98降到约$0.39;在GM12878上,10000个细胞核的输入产出66 Gb数据,82.8%的读段带有效细胞条形码,8057个细胞通过500个以上唯一片段的质控。

开放染色质或组蛋白修饰的酶标记方式保留,变的只是把细胞条形码装进液滴。 dscNanoATAC用带两个相同接头的Tn5转座细胞核,接头与微流控磁珠上的寡核苷酸配对,成滴后片段两端可以互相引导延伸,从而拿到相同的细胞条形码和分子标签;dscNanoCUT则先用抗体识别组蛋白修饰,再由蛋白G融合的Tn5完成转座。 发夹式引导贡献了82.5%的双条形码读段,另一条引物引导占17.5%,延长预扩增把扩增子做到约4 kb以适配纳米孔测序;四种人类细胞系混合后,7064个细胞聚成边界清晰的四群,聚类分离度评分(轮廓系数)为0.90。

启示与展望

已展示的范围是培养的人类细胞系(GM12878、K562、H9、HEK293T)、小鼠NIH3T3以及小鼠大脑的皮层与海马组织,并且只在MobiCube这一商用微流控平台上做过验证;按磁珠寡核苷酸重新设计Tn5接头与扩增引物后,同一策略也可用于其他液滴微流控平台。

方法目前只捕获表观组数据,没有配对的基因表达信息,因而无法直接评估染色质可及性与组蛋白修饰对转录的影响;在相同测序深度下,长读长得到的片段数少于短读长方法。AS-C.Origami的等位特异性预测只有在2 Mb窗口内至少80%的10 kb区间含有一个以上SNP时才被视为可靠,这类区域在GM12878中占47%(6004个窗口中的2820个)。