单细胞测序在表观遗传学中的应用

单细胞测序在表观遗传学中的应用单细胞测序指的是首先分离和纯化单细胞并提取细胞的DNA或RNA用于扩增和测序的技术1。虽然这项技术还没有开始很长时间，但它已经得到了很大的关注，并已被用于研究和开发，生产和医疗应用。与宏观组织样本的测序相比，单细胞测序对细胞和组织的异质性有更清晰的区分，当然，这也更困难。由于细胞在某些组织或研究领域(如癌症、干细胞库等)的显著动态发展。)，细胞之间的差异是巨大的，而随后的显著变化(如肿瘤的形成、分化等。)和组织异质性通常源于细胞克隆。另一方面，利用表观遗传学研究某一组织的生理和病理变化是非常必要的，表观遗传学是非基因组核酸序列的功能差异。此时，如果组织质量的表观遗传变化被普遍研究，在幂律分布下很容易模糊细胞水平的差异。相反，结合单细胞测序技术可以关注癌症、干细胞等的早期表观遗传变化，这对了解病因、早期诊断和晚期控制具有重要价值。尽管很难分离和纯化单细胞，而且很难通过传统的聚合酶(通常表观遗传测序方法包括BS-seq和ChIP-seq)来扩增DNA的表观遗传修饰。因此，单细胞测序对表观遗传学分析来说在技术上具有挑战性。但目前，研究人员在不同领域取得了可喜的进展。例如，在基于BS-seq的方法中，郭等人可以使用减少的再呈递亚硫酸氢盐测序(SCR-RBS)方法灵敏地检测小鼠胚胎干细胞的整个基因组范围中多达150万个CpG位点，并使用该方法进行单细胞表观遗传学测序。该方法应用于肿瘤发生、胚胎发育等领域，由于各个时间点的DNA甲基化的动态变化，具有很大的前景。例如，在基于ChIP-seq的方法中，Assaf Rotem等人将微流体和DNA标记技术相结合，对数以千计的单细胞进行测序，并观察到表观遗传异质性7，这在单细胞水平上不能通过传统的转录分析获得。此外，坎特勒纳和其他基于甲基化敏感核酸内切酶的方法已经进行了肿瘤细胞的高通量单细胞测序，并分析了单细胞之间感兴趣基因的甲基化差异。克里斯托夫安杰姆勒和其他人最近发表的一项研究极大地促进了这项技术的应用。在61个胚胎干细胞上，他们采用平行单细胞全基因组甲基化测序和转录组测序相结合的技术，从全基因组水平分析了DNA甲基化异质性和转录异质性之间的相关性。Darren A. Cusanovich等人用大量单细胞测序并观察染色质的可及性来解释组织的异质性。Lorthongpanich等人使用单细胞测序甲基化分析来观察早期人类胚胎中的表观遗传嵌合现象，并预测晚期胚胎中的生理缺陷。该研究进一步为单细胞表观遗传学测序在妊娠和分娩临床诊断和治疗中的应用铺平了道路。上述研究表明，结合表观遗传学视角的单细胞测序的应用已经逐渐向更高的分辨率、灵敏度和更多的维度发展。认为单细胞测序在表观遗传学领域具有广阔的前景，在以肿瘤研究和干细胞研究为代表的前沿热点领域具有广阔的发展空间。参考1.列夫斯基JM，谢诺伊SM，佩佐RC，歌手RH。单细胞基因表达谱。科学2002；297(5582): 836-40。2.干细胞生物学中的单细胞测序。基因组生物学2016；17: 71.3.史达里CM，帕特尔HH，罗斯DM。表观遗传学：未来麻醉研究的中心？麻醉学2015；123(4): 743-4。4.索洛维警局的麦克JL。单分子和单细胞表观基因组学。方法2015年；72: 41-50。5.王勇，纳文奈。单细胞测序技术的进展和应用。分子细胞2015；58(4): 598-609。6.用简化的亚硫酸氢盐测序法分析小鼠胚胎干细胞和早期胚胎的单细胞甲基景观。基因组研究2013年；23(12): 2126-35 .7.单细胞芯片揭示了由染色质状态定义的细胞亚群。自然生物技术2015年；33(11): 1165-72 .8.单个细胞的高通量脱氧核糖核酸甲基化分析2011年.年核酸研究；39(7): e44 .9.并行单细胞测序将转录和表观遗传异质性联系起来。自然方法2016；13(3): 229-32 .10.通过组合细胞索引进行染色质可及性的多重单细胞分析。科学2015年；348(6237): 910-4 .11.单细胞脱氧核糖核酸甲基化分析揭示了植入前胚胎中的表