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RNA sequencing
表觀遗传学研究利器 | ATAC-seq樣本准备、文章设计思路及案例解析
來源: | 作者:geneseed | 發布時間: 2020-09-11 | 12 次浏覽 | 分享到:

在上一篇關于ATAC-seq文章中,我們大家介紹了ATAC-seq的技術原理以及醫學領域的應用(詳情點擊這裏ATAC-seq 是通过使用高通量測序技術對轉座酶可接近性核染色質區域進行分析的一種新型表觀遗传学研究技術。該技術通过转座酶对某種特定狀態下開放的核染色質區域進行切割,獲得在該狀態下基因組中所有活躍轉錄的調控序列,再通過聚類分析,挖掘這些開放位點的潛在結合轉錄因子,結合基因表達水平數據,發現關鍵的調控轉錄因子。在表觀遺傳學領域具有廣闊的發展前景。

 

ATAC-seq技術是一種快速和靈敏的表觀遺傳學研究方法,低至數百個細胞甚至更低的細胞量即可滿足建庫,更加適用于珍貴稀少的樣本,因此ATAC-seq技術以其特有的優勢成爲發表高分文的手段。那麽ATAC-seq的樣本需要如何制備?又什麽哪些要求以及生信分析內容有哪些?接下来爲大家一一講解。

 

1、 樣本要求

1细胞樣本,细胞量≥2*10^5;活性≥80%活细胞可直接寄送;细胞樣本也可梯度降温冻存后,干冰运输。

2组织樣本,送样量≥200mg组织樣本采集后立即液氮速冻,干冰运输。

3樣本物種:人、大小鼠,特殊物種详询技術。

4推薦生物學重複數量:2-4個;

 

2、 技術路线







3、 生物信息分析內容(標准分析)






4、 測序方案

測序模式:PE150

推薦數據量:12-15G

 

5、 項目周期

標准流程完成周期爲35個工作日

 

 

以上为大家介紹了ATAC-seq的樣本制备和周期,以及标准生物信息的分析內容。那么ATAC-seq技術究竟可以用于哪些生物學研究呢?在上一篇文章的最後,我們講到醫學研究的應用,ATAC-seq技術具体能幹哪些事情呢?又有哪些設計思路呢?以下爲大家介紹幾個經典案例。

 

1) ATAC-seq單一組學


       通过ATAC-seq數據分析,可以獲得豐富的表觀遗传信息,包括染色质开放性圖谱繪制,核小體定位預測,轉錄因子結合分析。可研究不同樣本间染色质开放圖谱的动态变化,例如人疾病感染過程、動物早期胚胎發育過程染色質開放區的動態變化;也可研究不同組織、疾病中轉錄活性差異,尋找關鍵轉錄調控因子或特異性調控元件。




         201810月,ATAC-seq技術的開發者之一的Howard Y. Chang教授領導的一個聯合研究團隊在國際頂級學術期刊Science》發表了染色質可接近性研究的最新成果IF41.037[1]。該研究團隊從癌症基因組圖譜組織(TCGA)中選取23癌症類型410腫瘤樣品進行ATAC-seq分析繪制了囊括23種人类癌症類型的796個全基因組染色质可接近性圖谱,平均每種癌症類型中鉴定了近十万個染色质可接近性敏感位点,揭示了一系列與染色质可接近性有关的調控相互作用,這些相互作用可改变與癌症风险和治疗结果相关的基因表達。


Science. 2018; 362(6413): eaav1898.

1410 個樣本绘制23種癌症的染色质可及性圖谱



2)ATAC-seq + RNA-seq 關聯分析


       DNA調控元件活性的一個特征就是染色质可接近性,只有活跃的調控元件才能被细胞机制识别表達,因此,染色质的可接近性與转录調控密切相关。ATAC-seq 可以得到某一時空下全基因組染色質開放區域,RNA-seq可以得到同一時空下基因表達信息,通过聯合两個组学的數據,可以獲得該時空下影响基因表達的的上游調控区域;並且調控元件富集數據與基因表達數據能相互驗證。



        20166清華大學的颉偉老師領導的團隊國際頂級學術期刊Nature》發表了染色質可接近性研究(IF40.137[2]可以說是用ATAC-seq尋找關鍵轉錄因子的經典教材。該文章聯合ATAC-seqRNA-seq檢測了早期胚胎發育過程中各時期染色質結構開放區域的動態變化,發現不同時期的細胞開放區域的動態變化情況,並得到胚胎發育時期關鍵轉錄因子,繪制出了小鼠早期胚胎中全基因組接近性染色質圖谱。


Nature, 2016, 534(7609): 652-7.

2:小鼠着床前胚胎细胞染色质开放性可视圖




Nature, 2016, 534(7609): 652-7.

3:胚胎發育過程各时期关键調控元件及转录因子预测结果



ATAC-seq技術是一種快速和靈敏的表觀基因组学研究方法,只需要少量细胞即可捕全基因組活性調控序列。因此對于臨床珍貴稀少的细胞樣本(胚胎細胞)的染色质狀態的研究顯得非常有利而重要,並且能夠很好的推進染色質可接近性研究基礎研究临床開發中的应用

 

吉賽生物不僅專注circRNA産品開發與服務,還專注高通量測序服务高通量測序领域具有豐富的项目经验。表觀遗传领域吉賽生物提供ATAC-seq服務,以及ATAC-seqRNA-seq组学聯合分析專業服務两種技術均可以獲得某時空下的遺傳信息。ATAC-seq可以獲得开放染色质区域的信息,所有在該時空下發生轉錄的基因以及順調控元件均可以检测到;RNA-seq可以獲得相应的转录信息,可以找到相关基因的上游調控序列,整体分析特定時空下的調控网络並且可以相互驗證,同時分析高表達的功能,從而理清表觀調控-基因表達-功能方面信息一策略,可以用于研究不同類型的細胞分化,腫瘤(疾病)发生和发展,胚胎發育過程等具有重大意义的生物学过程。

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參考文獻

[1] Corces MR, Granja JM, Shams S, et al. The chromatin accessibility landscape of primary human cancers. Science. 2018; 362(6413): eaav1898.

[2] Wu Jingyi, Huang Bo, Chen He, et al. The landscape of accessible chromatin in mammalian preimplantation embryos. Nature, 2016, 534(7609): 652-7.








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