GeneRulor scChIP-seq Transposome

1. 产品简介      

          ChIP-seq 通过抗体富集与特定组蛋白修饰、转录因子或染色质相关蛋白结合的 DNA 片段，再进行高通量测序，以绘制 H3K4me3、H3K27ac、H3K27me3、H3K9me3、H3K36me3、CTCF 等表观遗传标记或染色质蛋白的基因组分布。传统 ChIP-seq 通常需要较多细胞输入，且包括交联、染色质打断、免疫沉淀、DNA 纯化、末端修复、接头连接和 PCR 等步骤。样本量降低后，DNA 回收损失、非特异背景和文库复杂度下降会更加明显。            

       Tn5 tagmentation 可以将 DNA 片段化与测序接头添加合并为单个酶促步骤。ATAC-seq 的建立证明了 Tn5 能够在 DNA 切割的同时插入测序接头；ChIPmentation 进一步将 Tn5 用于 ChIP 富集 DNA 的快速建库，减少了传统接头连接和部分纯化步骤。 但在组蛋白修饰测量中，Tn5 不能代替抗体识别和免疫富集本身。若 Tn5 仅对开放染色质进行非特异转座，则其主要读出接近 ATAC-seq，而不是目标组蛋白修饰的 ChIP-seq 信号。

         Tn5-based scChIP-seq 的关键在于将目标识别和建库标记结合起来。目标识别可通过传统抗体免疫沉淀后再 tagmentation 实现，也可通过 Protein A–Tn5 或 Protein A/G–Tn5 融合蛋白把转座体引导至抗体结合的染色质区域。对于单细胞应用，则需要额外引入液滴共封装、单细胞分选、分步组合索引或带有细胞身份信息的预载接头，使每条测序片段能够回溯到其来源细胞。

2. 应用领域

2.1 单细胞表观遗传异质性分析

        单细胞 ChIP-like 技术能够将组蛋白修饰模式与细胞身份关联，从而识别平均信号中不可见的亚群。Drop-ChIP 研究显示，单细胞染色质图谱可以区分胚胎干细胞、成纤维细胞和造血祖细胞，并揭示与多能性和分化预置相关的染色质亚群。

2.2 肿瘤免疫微环境研究

单细胞组蛋白修饰图谱可用于研究这些状态背后的启动子、增强子和抑制性染色质差异，并与单细胞 RNA、ATAC、蛋白或 TCR 数据进行整合。

2.3 细胞分化与谱系预置

 组蛋白修饰变化可能先于或伴随基因表达变化。单细胞组蛋白修饰测序可以识别细胞分化过程中的活跃启动子、增强子预置状态和抑制性区域重塑，并与 RNA velocity、染色质可及性和谱系追踪数据联合分析。

2.4 稀有细胞和珍贵样本

       对于流式分选细胞、活检样本、类器官、胚胎组织和治疗前后稀有免疫亚群，样本数量往往不足以支持传统 bulk ChIP-seq。Tn5 介导的低输入建库可减少 DNA 纯化和接头连接损失，为少量细胞的组蛋白修饰分析提供技术基础。HT-ChIPmentation 已在数千细胞级别验证低输入兼容性。

参考文献

[1] Rotem A, Ram O, Shoresh N, et al. Single-cell ChIP-seq reveals cell subpopulations defined by chromatin state.Nature Biotechnology. 2015;33(11):1165–1172.

[2] Schmidl C, Rendeiro AF, Sheffield NC, et al. ChIPmentation: fast, robust, low-input ChIP-seq for histones and transcription factors.Nature Methods. 2015;12:963–965.

[3] arter B, Ku WL, Kang JY, et al. Mapping histone modifications in low cell number and single cells using antibody-guided chromatin tagmentation (ACT-seq).Nature Communications. 2019;10:3747.

[4] Kaya-Okur HS, Wu SJ, Codomo CA, et al. CUT&Tag for efficient epigenomic profiling of small samples and single cells.Nature Communications. 2019;10:1930.