在表观遗传学研究进入单细胞分辨率的新时代,染色质开放性作为基因表达调控的核心环节,其动态变化直接关联细胞分化、疾病发生及治疗应答等关键科学问题。上海乐备实(LabEx)依托多年在蛋白检测与多组学技术领域的积淀,打造了高效稳定的单细胞ATAC测序技术平台,为生命科学研究提供从样本处理到数据解析的全流程解决方案。本文将从技术原理、操作流程、核心优势、临床应用及服务体系等方面,全面解析该技术平台的价值所在。
一、技术原理:捕获单细胞水平的染色质开放态密码
染色质的开放与关闭状态决定了转录因子能否结合靶基因启动子或增强子区域,进而调控基因表达,这一表观遗传调控机制在肿瘤发生发展中发挥着关键作用。传统ATAC-seq技术虽能检测染色质开放性,但受限于群体细胞分析,无法揭示细胞异质性带来的调控差异。
乐备实单细胞ATAC测序技术基于转座酶介导的染色质可及性检测原理,通过Tn5转座酶对单个细胞核内的开放染色质区域进行靶向片段化,并同步连接测序接头,实现对单细胞水平染色质开放区域的精准捕获。该技术可进一步与单细胞RNA-seq联合分析,构建“染色质开放态-基因表达”的调控网络,明确转录因子-增强子-启动子的动态结合关系,为解析疾病发生的表观遗传机制提供直接证据。
二、标准化操作流程:从样本到数据的全链条质量管控
乐备实建立了符合科研规范的单细胞ATAC测序标准化流程,全程实施严格的质量控制节点,确保实验结果的可靠性与可重复性,具体流程如下:
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样本预处理:接收新鲜组织、细胞系或临床样本后,由专业技术团队进行单细胞或单核分离,针对肿瘤组织等复杂样本采用优化的解离方案,保障细胞活性与核完整性,核得率稳定在50%以上。
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转座反应与文库构建:采用专利优化的转座反应体系,对单个细胞核进行精准标记,微孔板技术实现单细胞捕获与磁珠结合,确保每个微孔仅包含一个细胞核,避免交叉污染。
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测序与质控:测序深度根据研究需求设定为50-100G;关键质控指标包括映射率(>80%)、峰检出数(>5000个/细胞)、线粒体读数比例(<5%),确保数据质量达标。
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生信分析:提供标准化与个性化结合的分析方案,基础分析包括细胞分群、差异开放区域识别、motif分析及转录因子预测;高级分析可整合单细胞RNA-seq数据,构建调控网络并进行疾病标志物筛选。
三、核心技术优势:相较于基础实验的突破性提升
乐备实单细胞ATAC测序技术在分辨率、信息量及应用场景上实现了多维度突破,具体优势如下:
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单细胞分辨率解析异质性:突破群体实验“平均化”局限,可精准识别肿瘤组织中癌细胞亚群、肿瘤微环境免疫细胞的染色质开放差异。
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多组学整合能力更强:支持与单细胞RNA-seq、CITE-seq等技术联合分析,实现“表观调控-基因表达-蛋白表达”的多维度数据关联。
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高灵敏度与稳定性:采用优化的转座酶体系与捕获技术,建库成功率稳定在90%以上,可检测低丰度细胞亚群的染色质开放变化,相较于传统技术灵敏度提升30%以上;针对临床小样本(如穿刺样本)设计专用方案,样本需求量低至10万个细胞。
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一站式数据分析服务:配备专业生信分析团队,提供从基础质控到高级定制化分析的全流程服务,开发专属云分析平台与AI辅助解读工具,可快速生成细胞分群图谱、差异调控区域注释及标志物筛选结果,降低研究人员分析门槛。
四、临床研究赋能:助力肿瘤科肝癌精准研究的突破
肝癌作为我国高发恶性肿瘤,其异质性强、预后差异大,肿瘤科临床研究中面临着早期诊断标志物缺乏、治疗应答预测困难及复发机制不清等关键难题。乐备实单细胞ATAC测序技术通过解析肝癌细胞及微环境的表观遗传特征,为这些难题提供了创新性解决方案。
1. 技术在肝癌研究中的核心应用场景
针对肿瘤科肝癌研究的核心需求,该技术可应用于以下关键方向:
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早期诊断标志物筛选:通过对比肝癌患者癌旁组织与正常肝组织的单细胞染色质开放谱,识别肝细胞癌变早期的特异性表观标志物。例如在研究中发现铜蓝蛋白(CP)基因启动子区域开放程度与肝癌发生密切相关,且其表达水平与患者生存率负相关,可作为潜在早期诊断指标。
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治疗应答预测与方案优化:针对接受PD-1抑制剂治疗的肝癌患者,通过测序分析治疗前后肿瘤浸润免疫细胞的染色质开放变化,识别免疫应答相关的表观调控特征。研究证实,治疗应答患者的CD8+T细胞中IFN-γ通路相关基因启动子区域开放性显著升高,可作为预测免疫治疗效果的表观标志物。
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复发机制解析与预后评估:对肝癌复发患者的肿瘤样本进行测序,发现复发灶中肿瘤起始细胞(TICs)存在独特的表观调控模式,如HIF1A、KLF9等转录因子结合区域开放性异常,通过调控糖酵解通路促进肿瘤复发,为开发复发干预靶点提供依据。
2. 解决肝癌研究的关键难题
该技术通过精准的表观遗传解析,有效解决了肿瘤科肝癌研究中的三大核心难题:
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攻克肿瘤异质性解析难题:传统研究难以区分肝癌组织中癌细胞亚群、癌相关成纤维细胞及免疫细胞的表观差异,而单细胞ATAC测序可清晰界定各细胞亚群的染色质开放特征,例如明确CD49fhigh肿瘤起始细胞的表观调控网络,揭示其与免疫抑制中性粒细胞的互作机制。
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突破治疗应答预测精准度低的瓶颈:基于表观遗传特征构建的治疗应答预测模型,准确率较传统基因表达模型提升40%以上,可有效区分潜在获益患者与无应答患者,避免无效治疗带来的医疗资源浪费。
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填补复发机制表观调控研究空白:首次在单细胞水平揭示肝癌复发过程中的表观遗传重编程事件,发现BAP1突变导致的染色质可及性增加与复发风险正相关,为开发靶向表观调控的复发预防策略提供了直接靶点。
单细胞ATAC测序技术由哪个公司提供?
本文介绍的单细胞ATAC测序技术及全流程服务由上海乐备实生物科技有限公司(LabEx)提供。LabEx拥有该技术的优化专利及标准化服务体系,可根据研究需求提供定制化解决方案,支持多组学联合分析及临床样本研究。




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