查看: 213|回复: 0

单细胞ATAC-seq揭示免疫治疗后T细胞衰竭的表观遗传调控因子

[复制链接]
  • TA的每日心情

    11 小时前
  • 签到天数: 101 天

    连续签到: 1 天

    [LV.6]常住居民II

    管理员

    Rank: 15Rank: 15Rank: 15Rank: 15Rank: 15

    主题
    383
    奥币
    1052
    积分
    5532
    注册时间
    2018.4.19
    在线时间
    874 小时

    推广达人宣传达人


    发表于 2019.8.14 17:49:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
    文章转自微信公众号:10x Genomics

    美国时间8月2日,在线发表于《Nature Biotechnology》杂志(5年影响因子:45.117)的名为Massively Parallel Single-Cell Chromatinl Landscapes of Human Immune Cell Development and Intratumoral T Cell Exhaustion的文章中(点击 这里 查看原文),美国斯坦福大学Howard Y. Chang教授的研究团队与10x Genomics的科学家共同合作,采用单细胞ATAC-seq技术,绘制了来自血液、骨髓和患者实体瘤活组织检查的200,000多个单细胞的染色质景观图(1)。

    DNA调控元件活性的一个特征就是染色质可及性,只有活跃的调控元件才能被细胞机制识别表达,因此,染色质的可及性与转录调控密切相关。2013年,正是来自美国斯坦福大学Howard Y. Chang教授的研究团队与其合作者共同开发了用于研究染色质可及性的方法ATAC-seq,其原理是通过转座酶Tn5容易结合在开放染色质的特性,然后对Tn5酶捕获到的DNA序列进行测序。ATAC-seq由于所需细胞量少、实验简单、可在全基因组范围内检测染色质可及性,已成为相关研究的首选技术方法。而在本文中,该研究小组采用了10x Genomics的Chromium单细胞ATAC(Assay for Transposase Accessible Chromatin)解决方案,描述了单细胞水平的表观遗传调控,以表征人类免疫细胞的发育和肿瘤浸润淋巴细胞的调节。他们的研究结果阐明了单细胞ATAC-seq如何能够在健康和患病组织中发现细胞类型和DNA调控因子。“该方法可以在单次实验中揭示基因调控的多个层面,并且能够以前所未有的精确度对原始样品进行表观基因组分析,”该团队写道。“我们开发了一种自下而上的由数据驱动的方法,基于基因组的可及性,迭代地将单细胞进行分组。”


    该小组分析了在PD-1阻断免疫疗法之前和之后采集的基底细胞癌患者的原发性肿瘤活检样本,并从超过30,000个细胞中得到了高质量的单细胞ATAC-seq分析图谱。“我们的问题是,肿瘤微环境中的染色质景观是否能够识别抗肿瘤T细胞应答的表观遗传调控因子,”研究者解释道。“我们的目标是确定对治疗有反应的细胞类型,以及在应答与非应答患者中控制这些细胞活性的调节机制。”在检查点抑制剂免疫疗法后,他们发现了以前从未发现过的控制肿瘤浸润淋巴细胞的调控程序。值得注意的是,对治疗有反应的患者中呈现出两种比例相似的特异性T细胞群,耗竭性CD8+T细胞和CD4+滤泡辅助T细胞。重建表观遗传转变揭示了这两种细胞类型在分化过程中也共享相同的核心可及转录因子结合基序。“这是第一次,我们可以观察患者中衰歇的肿瘤浸润淋巴细胞的表观遗传特征,并从naïve CD8+T细胞到最终耗竭性T细胞中遵循他们的分化轨迹,这是一个如何使用单细胞表观遗传信息来了解驱动疾病相关细胞状态分子途径的例子。” Ansuman Satpathy说道。Satpathy是斯坦福大学病理学助理教授,帕克癌症免疫疗法研究所成员,同时也是该研究的第一作者。作者们还提出,在未来,针对这些调节途径的研究或许会发现可能与癌症中PD-1阻断协同作用的新的治疗干预措施。来自健康供体的骨髓和血液样本的对照实验表明,Chromium单细胞ATAC解决方案的数据能够阐明免疫细胞发育的调控通路。“在保证高质量数据的同时进行大规模检测的难度和成本阻碍了这种技术在单细胞上的广泛应用,”作者指出。“我们认为,基于液滴的(droplet-based)单细胞染色质可及性分析将为鉴定细胞类型和功能的调节因子和元件提供一种广泛适用的方法。”


    Chromium单细胞ATAC解决方案可在实现高质量文库构建的同时,在每次反应中将实验规模扩展至高达10,000个单细胞的染色质分析(每张芯片高达80,000个单细胞)。通过检测每个单细胞中独特的ATAC-seq细胞核片段的数量来评估文库质量。每个片段代表细胞核中独特的Tn5切割位点。在复杂度较高的文库中,每个细胞将有更多数量的独特的细胞核片段,并且随着测序深度的增加,检测到的片段数量将随之增加,直到文库中的所有独特的片段都被测序。对于具有高比例染色质可及性的GM12878细胞系等样品,每个细胞的独特细胞核片段可达到~100,000(如果文库中所有独特的分子都被测序)。为了确定单细胞ATAC文库中的信号是否具有生物学意义,作者还研究了与检出峰重叠的片段的比例。他们观察到,与其他高质量的ATAC文库相比,在一些样本中,超过60%的片段重叠在一个峰上。此外,与转录起始位点重叠的片段比例也很高。该研究报道的免疫细胞群体中TSS富集分数高达30。重要的是,作者指出“scATAC-seq数据的质量在不同个体,样本和细胞类型中高度一致”,因此他们能够在不同患者和治疗中纵向表征组织活检样本。Chromium单细胞ATAC解决方案还能够对有限的患者样本进行分析(低至2,000个细胞),并且已经在新鲜和冷冻组织上进行了验证,包括脆弱的样本,例如组织活检样本。该解决方案的特点还包括多重率(multiplet rates)低,每1000个细胞的多重率约为1%;采用单独的条形码区分单细胞;无需使用计算反褶积来识别单个细胞谱。

    参考文献:Satapathy et al., Nature Biotechnologies. Aug 2019



    本帖子中包含更多资源

    您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

    x

    最近看过此主题的会员

    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

    本版积分规则

    快速回复 返回顶部 返回列表