技术突破:高通量单细胞表观组学MobiChIP™上市

网站编辑:墨卓生物 │ 发布时间:2023-06-18 

在细胞的整个生命周期中,基因时空特异性表达而产生的异质性决定了细胞的类型,功能,命运等等,而这个过程能被ChIP-eq技术精准的解析。

传统的ChIP-seq能在宏观层面探讨基因的表达调控,例如不同器官,不同物种。而我们的研究对象往往是较微观的对象,一小块组织,一群具有异质性的细胞等等,不同细胞类群之间的这种表观异质性差异只能通过单细胞ChIP-seq捕获。通过单细胞层面进行表观基因组学(epigenomics)的研究,对进一步解析基因调控和探讨生命活动提供了又一利器[1]6月20日下午2点,墨卓生物将发布全球首款商业化高通量单细胞表观组学MobiChIP™解决方案,这一方案的推出是单细胞领域的又一重大技术突破。


单细胞ChIP-seq的“一声炮响”

                                        


2015年,通过多步液滴融合的方法,单细胞级别的ChIP-seq——Drop-ChIP实现突破[2]。这项技术把ChIP-seq带入单细胞阵营,也是单细胞表观技术分群概念的首次提出,证明表观组的数据也能用来进行细胞异质性分析,解析不同细胞基因调控的差异。 该方法具有三个创新核心:

  1. 利用多步液滴融合的方法通过标签技术实现DNA的标记 (DNA barcoding);

  2. 在单细胞中用酶切法打断DNA片段;

  3. 采用油包水的液滴作为生化反应的腔室。

这项技术把ChIP-seq带入单细胞阵营,也是表观技术分群概念的首次提出。  

Drop-ChIP流程



单细胞ChIP-seq的“百花齐放”


2019年,CUT&Tag、CoBATCH和ACT-seq的几乎同时报道了一种相似且具有普适性、易操作、高质量的单细胞ChIP-seq技术[3,4,5]准确来讲,该技术的三个核心点是:

  1. 刀豆蛋白偶联的磁珠;
  2. protein A-Tn5融合蛋白;
  3. “化整为零”的split and pool思想。


但是这种单细胞的ChIP技术仍具有一定的局限性,究其原因有以下几点:

  1.  门槛高,需要长期的技术积累;
  2.  人力成本高,繁重的劳动力输出;
  3. 操作繁琐,复杂的建库流程。


基于组合标签法的单细胞ChIP-seq


MobiChIP

有没有既不费力,通量高并且测序兼容性强的单细胞ChIP-seq技术?

答案当然是肯定的。墨卓基于底层的硬核微流控技术,先是开发了商业化MobiNova®-100平台,一键式操作的方法可以在6min内产生成千上万个单细胞的液滴。然后在汲取前人优点的技术上,开发出一套全新的单细胞ChIP-seq解决方案。本方案具有众多优点,同时也实现了多个首创和第一。


高通量单细胞表观组学MobiChIP™产品特点

首创全球第一款商业化高通量单细胞ChIP-seq解决方案,让科研人员可以轻松上手、独立完成单细胞ChIP-seq实验;

可靠MobiChIP™的数据质量远超文献水平,产品性能稳定,可重复性好;

便捷文库结构设计合理,兼容MobiCube®系列产品,无需单独包lane测序,可以大幅降低测序成本;

贴心为用户提供经过验证的6大常用抗体,避免ChIP类实验中不同厂商抗体批次差异导致的结果不稳定情况。

我们基于高通量单细胞表观组学MobiChIP™技术,还进行了下游分析流程开发。例如,基于高通量单细胞ChIP-seq可以实现组织细胞的精准分群,该分群结果可与基于Bulk水平的 ChIP-seq细胞分群很好的重叠。

基于高通量单细胞ChIP-seq数据的细胞分群


同时,高通量单细胞ChIP-seq数据可与高通量单细胞RNA-seq数据进行映射和联合分析。这些下游分析方法的搭建,都将为高通量单细胞ChIP-seq的下游应用打下坚实的基础。


高通量单细胞ChIP-seq数据与高通量单细胞转录组数据联合分析


高通量单细胞表观组学MobiChIP™技术应用:在乳腺癌研究中发现耐药细胞群


我们为什么需要单细胞ChIP-seq?这是非常重要的问题,只有应用需求驱使的技术革新才能持续和迭代。

在一项乳腺癌耐药性研究中,研究人员用耐药性和非耐药性小鼠的PDX模型样本进行了研究。转录组数据基于基因表达信息将细胞分成7个Cluster。

单细胞RNA-seq发现7类细胞亚群


其中归属于敏感细胞群的Cluster 6,与耐药细胞具有相同的调控通路。这可能是导致后续肿瘤复发的原因。

抗性基因表达匹配H3K27me3信号特征

在进行高通量单细胞ChIP-seq分析时候发现,抗药基因周围的H3K27me3的信号丢失,进而导致抗药基因高表达,以上可能是导致其向耐药细胞转变的生层次原因,而这些是基于单细胞转录组测序所不能得到的信息。

简言之,墨卓高通量单细胞表观组学MobiChIP™技术能够从新的视角破译表观遗传修饰,从而有助于全面解析疾病发生发展等生命活动。

墨卓生物首创推出的商业化高通量单细胞表观组学MobiChIP™解决方案将是单细胞行业一场新的技术革命,其可靠、便捷、贴心的产品设计理念将打破单细胞ChIP-seq高门槛的特点,让越来越多的实验室轻松开展单细胞ChIP-seq研究,从而推进生物医药行业的快速发展。

                            

直播预告
6月20日下午2点,墨卓生物联合欧易生物、博奥晶典、诺和致源、爱基百客举办 "灼录求新,蔚为大观"——表观遗传研讨会暨高通量单细胞表观组学MobiChIP发布会,墨卓生物将会进行高通量单细胞表观组学MobiChIP™的产品发布,同时将邀请到3位表观遗传学大咖从技术、应用、产品多个角度带大家进行一场表观遗传学的学术盛宴。最后,墨卓将公布首批高通量单细胞表观组学MobiChIP™授权的服务商名单,敬请期待!


参考文献:

[1] Meyer CA, Liu XS. Identifying and mitigating bias in next-generation sequencing methods for chromatin biology. Nat Rev Genet. 2014, 15(11):709-21.

[2] Rotem A, Ram O, Shoresh N, Sperling RA, Goren A, Weitz DA, Bernstein BE. Single-cell ChIP-seq reveals cell subpopulations defined by chromatin state. Nat Biotechnol. 2015, 33(11):1165-72.

[3] Wang Q, Xiong H, Ai S, Yu X, Liu Y, Zhang J, He A. CoBATCH for High-Throughput Single-Cell Epigenomic Profiling. Mol Cell. 2019, 76(1):206-216.

[4] Kaya-Okur HS, Wu SJ, Codomo CA, Pledger ES, Bryson TD, Henikoff JG, Ahmad K, Henikoff S. CUT&Tag for efficient epigenomic profiling of small samples and single cells. Nat Commun. 2019, 10(1):1930.

[5] Carter B, Ku WL, Kang JY, Hu G, Perrie J, Tang Q, Zhao K. Mapping histone modifications in low cell number and single cells using antibody-guided chromatin tagmentation (ACT-seq). Nat Commun. 2019, 10(1):3747.

[6] Bartosovic M, Kabbe M, Castelo-Branco G. Single-cell CUT&Tag profiles histone modifications and transcription factors in complex tissues. Nat Biotechnol. 2021, 39(7):825-835.

[7] Wu SJ, Furlan SN, Mihalas AB, Kaya-Okur HS, Feroze AH, Emerson SN, Zheng Y, Carson K, Cimino PJ, Keene CD, Sarthy JF, Gottardo R, Ahmad K, Henikoff S, Patel AP. Single-cell CUT&Tag analysis of chromatin modifications in differentiation and tumor progression. Nat Biotechnol. 2021, 39(7):819-824



关于墨卓


创新驱动、卓鉴未来,墨卓生物创立于美国波士顿,落地中国浙江,汇集了由国际一流科学家和跨国医疗器械公司高管等组成的一批优秀人才。墨卓致力于用创新微流控和单细胞测序技术赋能科学研究与精准医疗。目前已经成为拥有微流控、测序、生化、硬件开发、生信等关键技术,推出单细胞测序与数字PCR双技术平台,在液体活检、伴随诊断、生命科学研究等多领域并行发展的科研+IVD解决方案领跑者。