美国西雅图大学等合作发表三维基因组单细胞多组学新技术

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关键词：

来源：

Nature Genetics

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来源地址：

https://www.nature.com/articles/s41588-024-01745-3

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2024-05-14

摘要：

2024年5月14 日，美国西雅图华盛顿大学的段治军实验室和美国卡内基梅隆大学计算机学院的马坚实验室（第一作者为卡内基梅隆大学博士研究生周天茗）在 Nature Genetics 发表了题为 GAGE-seq concurrently profiles multiscale 3D genome organization and gene expression in single cells 的长文。文章详细介绍了名为 GAGE-seq 的新技术。GAGE-seq 是一种高通量、高质量的单细胞多组学测序法，能够同时测量单个细胞中的三维基因组结构和转录组。该方法通过利用组合条形编码策略，相较于其他技术，提供了更高的通量和效率，同时确保了数据的高质量。此外，利用 GAGE-seq，作者们专门开发了一整套计算分析框架来阐明多尺度三维基因组特征与细胞类型特异性基因表达及其相互联系。本文将 GAGE-seq 应用于小鼠大脑皮层和人类骨髓 CD34+ 细胞，揭示了三维基因组特征与细胞类型特异性基因表达之间的复杂关系，以及调控元件与目标基因之间的联系。此外，通过将 GAGE-seq 与空间转录组 MERFISH 数据整合，作者们揭示了小鼠大脑皮层中的三维基因组空间上的异质性。研究团队还将 GAGE-seq 与单细胞 Paired-seq（同时测量RNA和开放染色质区域的数据）整合，进一步展示了 GAGE-seq 在分析调控元件及其目标基因关联中的优势。另外，在人类骨髓细胞分化的应用中显示，三维基因组的结构与基因表达之间存在不协调的动态变化，突显了单细胞层面复杂的相互作用。这些发现强调了在不同细胞状态和生物学过程中，理解三维基因组和基因表达动态变化的重要性。总之，GAGE-seq 及其分析工具的开发将极大地扩展了当前单细胞表观遗传学的技术能力，为探索三维基因组在各种组织发育和疾病中的作用提供了新的方法，从而更全面的理解基因组结构、细胞功能及其时空变化。