bioRxiv-高通量单细胞染色质图谱研究人体免疫细胞发育和肿瘤内T细胞衰竭

标题：Massively parallel single-cell chromatin landscapes of human immune cell development and intratumoral T cell exhaustion
期刊：biorxiv
日期：April 18, 2019

  单细胞领域伴随着单细胞分离建库等技术的发展，不少优质实验室也产出了大量的高水平文章，对于新型的ATAC-seq技术（鉴定染色质可接近性的方法），目前也广泛应用在单细胞领域，对研究单细胞水平的调控抑制性具有重要的价值。之前的文章基于多重组合index的方式，pool-split 方法实现单细胞建库，10Xgenome公司基于droplet,液滴微流控的方法，将单细胞ATAC-seq实现了商业化，这篇预印版文章也是10XATAC-seq商业化以来联合业内大牛首篇文章，预期可以发表在CNS级别杂志上。
  通讯作者为ATAC-seq发明人William J.Greenleaf和Howard Y .Chang以及10Xgenome公司的Grace X.Y.Zheng

作者情况

  文章利用10X公司微流控系统实现高通量单细胞ATAC-seq建库测序。微流控系统由标记特定barcode的磁柱，混有Tn5转座酶细胞核悬浮液，油滴通过微流控系统使每个细胞核，一个磁珠与油滴形成一个整体油胞体，实现单细胞分离建库，后续经过扩增破乳等过程完成上机测序前的步骤。10X同时提供端对端的数据分析流程，也提供建议操作的可视化操作软件，供没有生信背景的老师直观处理数据。文章又对数据做了多步质控，通过与群体ATAC-seq及merge多个单细胞数据信号图做比较，单细胞确实在相应的信号集中区域有read富集。这个图的做法我已经分享过生信类捕获信号peak图的美化进阶之路。文章也做了在TSS区域富集的比例，相关性分析，通过利用GM2878和A20两种细胞做系统的双胞率评估。

技术路线质控

  文章基于William J.Greenleaf && Howard Y .Chang实验室对骨髓造血细胞分化发育领域研究积淀，采用造血干细胞为研究对象，通过微流控建库测序通过质控，共获得61,806个高质量的单细胞数据。

样本类型

  利用LSI方法将降维，SNN 聚类，UMAP可视化，共获得31个细胞群。基于三种方式分类，1）开放区域peak；2）基因活性值；3)转录因子情况。分别用这三种方式研究顺势调控原件与靶基因的关系。

三种方法研究

  免疫细胞谱系调节轨迹研究。文章尝试利用ATAC-seq 数据去重构细胞发育谱系，利用B细胞作为例子测试，在聚类结果中显示了前体B细胞，记忆B细胞.接下来利用这种单细胞伪时间来识别阶段特异性活动 血浆B细胞分化过程中的顺式元件和反式因子。分析约10,000个在整个轨迹上具有动态可访问性模式的特定顺式调控元件及在B细胞发育的每个阶段的几个已知调节剂附近的动态调节元件。确定了16个子簇，并且将分类的scATAC-seq谱投影到从头定义的簇上，揭示了祖细胞之间的调节关系和标记定义的状态中的显着异质性。

发育轨迹

  肿瘤内免疫单细胞染色质图谱。对来自5名患者的PD-1阻断前后的连续肿瘤活检组织（pembrolizumab）进行了scATAC-seq，另外还对2名患者进行了治疗后活组织检查（共7例患者; 14个时间点采样）。为了能够进行治疗前和治疗后的细胞比较, 对每个患者进行了活检, 并在可能的情况下, 在每个时间点以相同的方式对细胞进行采样，总共生成了37, 818个单细胞高质量的scATAC-seq 数据。

BCC

  PD-1阻断后T细胞衰竭的表观遗传景象。文章专注于 CD8 + TEx 细胞, 之前的研究表明, 这一群体是丰富的克隆扩大肿瘤特异性 T 细胞。分析了 TEx 细胞中的顺式调节图谱： (1) 测量 TEx 细胞中染色质可及性的全局变化, (2) 提名可能调节 tex 特异性抑制受体表达的单个顺式元件。在所有 T 细胞状态中, 确定了 35, 147个只能在单个类群中开放的顺式元件。最后研究了 TEx 和 Tfh 细胞之间的表观遗传关系。文章结果绘制了人类体内 TEx 细胞的表观遗传景观图, 并表明慢性 TCR 信号在减少阻断后推动了 TEx 和 Tfh 细胞的共同调控机制。

T细胞表观调节

参考材料：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/610550v1