突破！CUT&Tag技术首次被应用于空间组学！

CUT&Tag技术从19年问世以来，因该技术的普适性使其一直备受关注，被广泛应用于科研与医学领域。

随着单细胞等前沿技术的发展，CUT&tag也被应用到了单细胞层面，如scCUT&Tag。

与此同时，空间组学技术近年来也备受关注，Nature 杂志将空间多组学分析（spatial multi-omics）称为2022年最值得期待的七个技术领域之一。

 

最近耶鲁大学的樊荣教授团队在2022年2月11日的Science上发表了题为“Spatial-Cut&Tag：Spatially resolved chromatin modification profiling at the cellular level”的研究，本文也是开创性的将CUT&Tag技术与空间组学相结合，对小鼠胚胎（E11）期的表观遗传组学展开了高空间分辨率的分析。

 

○原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg7216
○Spatial-CUT&Tag所用样本：C57小鼠胚胎矢状面冰冻切片，嗅球冠状面冰冻切片
○CUT&Tag靶标：H3K27me3，H3K4me3，H3K9me37ac
○空间组学分辨率：50 μm，20 μm

  

染色质的状态决定基因组的功能，相同的染色质在不同的细胞中具有不同的状态，使得细胞间功能各异。

近几年随着单细胞技术的发展，表观遗传学研究也迎来了单细胞的时代。

但要获得原生组织中单个细胞的空间信息仍然是一个巨大挑战。

 

在本文中，研究者们利用光刻技术生产出50 μm，23 μm 和20 μm的微流控板，并实现了CUT&Tag技术与空间组学的整合，将空间组学的分辨率逐步接近单个细胞水平。

研究人员在获得小鼠胚胎切片后，首先是将目标组蛋白抗体加入到经过固定的组织切片上孵育。

再通过二抗放大信号促使pA-Tn5 有效识别目标区域，从而实现CUT&Tag技术。

后续利用微流控技术将特异的barcode 序列链接在Tn5酶切后的DNA两头。

最后通过测序，利用 barcode信息将测序数据回归到空间位点，完成了小鼠E11期胚胎全基因组层面的空间组蛋白修饰分析。

 

spatial-CUT&Tag技术流程图

 

在本文中，研究者首先对spatial-CUT&Tag技术得到的数据进行了评估，不同spatial-CUT&Tag实验间的Pearson相关系数均大于0.95，显示出高度的再现性，spatial-CUT&Tag染色质状态模式和峰值在实验间也可再现。

此外，从Spatial-CUT&Tag得到的数据与ENCODEChIP-seq数据基本一致，证明了实验的准确性和可行性。

 

研究者将spatial-CUT&Tag得到的H3K27me3,H3K4me3和H3K27ac小鼠胚胎空间数据与scRNA-seq的数据进行了整合，对每个定位的区域所含细胞类型进行鉴定，进一步分析组蛋白修饰调控转录影响胚胎发育的过程。

如，H3K27ac数据结果中的放射状胶质可以进一步分为三个亚群，与中枢神经系统的干细胞维持有关的基因（如Sox1）在第2亚群中具有较高的GAS（gene active score），该亚群沿着发育中的脑干和脊髓的脑室富集。

再如通过亚型分析，H3K27me3在产后小鼠大脑中可以控制或维持大脑皮质层的形成，这与其在小鼠胚胎大脑中的作用相一致。

Spatial-CUT&Tag数据揭示了小鼠大脑中皮质层发育的表观遗传控制和由组蛋白修饰决定的细胞类型的空间模式。

 

spatial-CUT&Tag数据与单细胞数据结合分析

 

利用spatial-CUT&Tag研究不同组织中的空间染色质修饰可为研究正常生理学和发病机制中的表观遗传调节、细胞功能和命运决定提供新的机会。

多样的技术手段，不断发现新的表观遗传机制，从组织到细胞，更高分辨率的数据结果能够了解不同疾病状态的表观遗传起源，可为全新的治疗途径提供理论数据支撑。

 

CUT&Tag技术应用于空间组学领域仍属于新尝试。

自CUT&Tag技术问世以来，越来越多被应用于热门前沿研究中，如单细胞领域等；想必越来越多的研究者正期望着快速掌握CUT&Tag技术！

因此，Active Motif推出的CUT&Tag完整解决方案来为大家助力了：

 

  CUT&Tag完整解决方案
○pA-Tn5酶
○CUT&Tag级的抗体
○CUT&Tag试剂盒
○CUT&Tag一站式技术服务

 

CUT&Tag试剂盒亮点
 1.单次实验最少仅需5,000个细胞

2.提供完整的试剂和优化方案

3.适用于组蛋白标记和一些转录因子

4.建库步骤简单成本降低

5.背景低，降低测序深度

6.没有甲醛交联造成的假阳性结果

7.兔抗、鼠抗可选

 

CUT&Tag验证抗体
○和经典的ChIP-Seq方法一样，抗体是保证实验成功的重要因素。
○验证抗体靶点： 

CTCF	H3K4me3	H3K27ac
H3K4me1	H3K9ac	H3K27me3
H3K4me2	H3K9me3	H3K36me3

*更多靶点持续更新中。

 

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