2019-09-01第九天：A Single-Cell Atlas of In Vivo Mammalian Chromatin Accessibility

title ：A Single-Cell Atlas of In Vivo Mammalian Chromatin Accessibility

journal： cell

IF：36.21

摘要：

我们使用了一个组合标签实验，sci-ATACseq技术来构建来自13个成年小鼠组织的十万个细胞的全基因组范围的染色质可及性的模式。我们确定了85个独特的染色质可及性模式，其中的大多数被分配到了各个细胞类型，另外还有将近400k个差异可及性元件。我们使用这些数据将调控元件与它们的靶基因相联系，来定义转录因子对于每个细胞类型的特殊的行为（语法），同时也为了发现体内的各个细胞类型的可及性之间的异质性的相关联。我们开发了一个技术，可以将单细胞基因表达数据映射到单细胞染色质可及性数据中，促使了图谱之间的比较。通过将小鼠的染色质可及性与人类全基因组关联分析数据（GWAS）数据取交集分析，我们发现了数百个复杂性状的细胞特异性的异质性信号富集。这些数据定义了在单细胞分辨率下的常见哺乳动物细胞类型的调控基因组的体内景观。

介绍：

人类细胞类型在数量上差别有很多个量级，而且在发育中的细胞状态也存在很大的差异。小鼠是目前使用最广发的生物医药的模型，另外，20g的成年小鼠的体内只有10billion个细胞，同时一些小鼠的种群是纯合体便于基因操作，因此我们选择小鼠作为构建细胞图谱的原材料。

探索单细胞分子表达模式的技术有很多，但是最近物种尺度的细胞图谱数据集都是使用单细胞RNA测序技术完成的。尽管单细胞RNA测序技术在处理多个组织的细胞异质性方面有很大的优势，但是这个技术没有办法捕捉每个细胞类型的染色质调控景观。

染色质可及性是调控性DNA的基因组特征，传统的方法是使用DNA酶I的灵敏性来测量，现在可以通过DNA酶测序来测量。ATACseq是一种可替换的DNA酶测序技术，是通过Tn5转座子插入的方式来检测染色质可及性。有很多大尺度的方法去检测细胞系和组织的全基因组染色质可及性。然而，体外培养的细胞系会发生改变而组织会有细胞类型的异质性的干扰。

我们最近使用了组合标签的方法去检测单细胞的染色质可及性，在这种标记下，每个细胞的核算都可以通过几轮的分裂池的barcoding的标记而加上不同的标签，目前为止，我们已经发展了sci的方法去检测染色质可及性、转录组、基因组结构和DNA序列以及DNA甲基化。

本文中，我们首次构建了体内的哺乳动物染色质可及性的单细胞图谱，我们使用了该技术来检测了成年小鼠17个样本包含13中组织的将近100k个细胞的染色质可及性数据。从这个数据中，我们定义了不同的细胞类型和一些潜在的组织特异性的增强子以及转录因子在每个细胞类型中的语法。我们也使用这些数据将远端调控元件和他们的靶基因联系起来（重点！！！），描述了细胞类型中的染色质可及性的体内异质性。

结果：

1、质检

2、使用相似染色质景观确定了细胞类群

3、将细胞类群确定成细胞类型

4、单细胞染色质可及性vs基因表达

5、一个复杂的sequence grammar 潜藏于细胞类型中的体内染色质可及性（？？？）

6、分布于组织间的细胞类型特化

7、染色质可及性的异质性反应了空间结构

8、造血作用中的染色质可及性的动态变化

9、与常见人类疾病相关的细胞类型