ATAC-seq（染色质转座酶可及性测序）通过高活性Tn5转座酶对开放染色质区域进行切割并插入测序接头，从而捕获全基因组范围内的染色质可及性信息。然而，传统批量ATAC-seq将所有细胞的染色质信号混合后测序，获得的只是细胞群体的平均可及性图谱，无法区分不同细胞亚群之间染色质开放状态的差异。scATAC-seq通过在实验流程中引入单细胞分选和条形码标记，使每个细胞核的DNA片段均携带唯一的细胞标签，从而在测序后将序列信息精准地回溯至来源细胞。这一改进使得研究者能够在异质性组织中区分不同细胞亚群，识别稀有细胞类型，并构建细胞分化过程中染色质可及性的动态变化轨迹。
单细胞ATAC测序技术的实验流程、步骤及典型应用场景
2026-09-08 来源:本站 点击次数:52简述
单细胞ATAC测序（scATAC-seq）通过在单细胞分辨率上检测开放染色质区域，揭示了传统批量ATAC-seq所掩盖的细胞间表观遗传异质性。该技术基于改造的Tn5转座酶对核DNA进行切割，并结合微流控平台对单个细胞核进行标记和测序，从而绘制每个细胞独特的染色质可及性景观。scATAC-seq在细胞分化轨迹追踪、转录调控网络解析及疾病亚型鉴定等方面具有广泛应用前景。
单细胞ATAC测序（scATAC-seq）通过在单细胞分辨率上检测开放染色质区域，揭示了传统批量ATAC-seq所掩盖的细胞间表观遗传异质性。该技术基于改造的Tn5转座酶对核DNA进行切割，并结合微流控平台对单个细胞核进行标记和测序，从而绘制每个细胞独特的染色质可及性景观。scATAC-seq在细胞分化轨迹追踪、转录调控网络解析及疾病亚型鉴定等方面具有广泛应用前景。
一、从批量到单细胞：ATAC-seq的技术演进
二、scATAC-seq的实验流程与核心步骤
scATAC-seq的标准化流程可概括为以下环节：
（一）细胞核悬液制备与转座酶切割
从新鲜或冻存的组织中制备高质量的单细胞核悬液，确保细胞核完整且无杂质。随后将Tn5转座酶复合物与细胞核悬液混合，Tn5转座酶特异性切割核DNA中裸露的开放染色质区域，并在切割位点直接连接测序接头。
（二）单细胞包裹与条形码标记
将处理后的细胞核悬液加载至微流控芯片，在油滴包裹下形成纳米级的凝胶微珠乳浊液。每个油滴内包含单个细胞核和一个带有特定10x条形码的凝胶微珠。在油滴内，Tn5切割并标记的DNA片段与凝胶微珠上的条形码引物连接，使同一细胞核来源的所有DNA片段均获得相同的细胞标签。
（三）文库构建与高通量测序
破乳后回收带有条形码的DNA片段，通过PCR扩增引入测序兼容的接头和样本标签，构建标准的高通量测序文库，使用Illumina平台进行双端测序。
（四）数据分析与解读
测序数据经比对和质控后，依据条形码信息将序列分配至各细胞核，形成细胞-峰矩阵，识别开放染色质区域，并通过降维聚类将细胞划分为不同的亚群。
三、scATAC-seq的核心优势
与批量ATAC-seq相比，scATAC-seq在以下方面具有不可替代的优势：
（一）揭示细胞群体的异质性
scATAC-seq可识别混合样品中不同细胞亚群特有的开放染色质区域，每个细胞簇均可呈现出独特的峰图，从而鉴定驱动特定表型的细胞类型。
（二）构建细胞分化轨迹
在胚胎发育和细胞分化研究中，scATAC-seq可根据染色质可及性的动态变化重构细胞分化路径，揭示分化过程中关键的转录调控事件。
（三）鉴定细胞类型特异性转录因子
基于染色质开放区域的基序富集分析，可预测驱动特定细胞状态的关键转录因子，为机制研究提供线索。
（四）与单细胞转录组数据的互补整合
scATAC-seq提供的是"潜能"信息（哪些基因的调控区域处于开放状态），而单细胞转录组测序提供的是"表达"信息（哪些基因正在转录）。两者联合分析可建立"开放染色质-基因表达"的调控关联，识别调控基因表达的远端增强子元件。
四、scATAC-seq的典型应用场景
（一）细胞分化与发育研究
在造血细胞分化研究中，研究者对多类人类造血细胞亚群进行scATAC-seq，构建了染色体可及性图谱，揭示了多个造血分化中的重要调控因子，并绘制了细胞分化的连续轨迹。
（二）疾病机制与微环境解析
在混合表型急性白血病研究中，研究者对患者样本进行scATAC-seq和scRNA-seq联合分析，发现转录因子RUNX1在MPAL亚群中显著上调，且RUNX1靶基因高表达的患者存活率显著降低，揭示了该转录因子在疾病中的潜在驱动作用。
（三）肿瘤微环境中的表观异质性
scATAC-seq可揭示同一肿瘤组织中不同细胞亚群（包括肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞）之间染色质可及性的差异，为理解肿瘤异质性和免疫逃逸机制提供表观层面的证据。
五、单细胞ATAC测序(scATAC)技术服务哪个公司有？
乐备实可承接scATAC-seq测序数据分析与多组学整合服务，依托标准化的生物信息学流程与可视化方案，能够开展染色质可及性图谱绘制、细胞亚群差异开放区域鉴定、转录因子基序富集分析及scATAC+scRNA联合分析等研究工作，为表观遗传调控机制探究与疾病标志物发现提供高效的数据支撑。
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