2017年11月13日
转-可获得的染色质结合高通量测序 (ATAC-seq) 是一个基因组范围的方法, 以揭示可获得的染色质。这是一个 step-by 步骤的 ATAC-seq 协议, 从分子到最终的计算分析, 优化为人类淋巴细胞 (Th1/Th2)。这一协议可以被研究人员采用, 而无需事先经验的下一代测序方法。
这种使用转座酶的高通量方法的总体目标是识别人类基因组中可接近的染色质区域。这种方法可以帮助回答表观基因组领域中的关键问题,例如调控元件的全基因组位置。该技术的主要优点是它稳健、相对较短,并且相对于其他测量染色质可及性的方法(如 DNase-seq 或 FAIRE-seq)需要更少的起始材料。
虽然这种方法可以深入了解人类 T 淋巴细胞的调控环境,但它也可以应用于其他系统,例如其他人类原代细胞、癌细胞、人类临床样本、来自其他哺乳动物和生物体的细胞。解冻 1000 万份人 PBMC 的 1 毫升等分试样,并将其转移到含有 10 毫升补充 RPMI 培养基的 50 毫升试管中。他们,在 4 摄氏度下以 500 G 离心细胞 5 分钟。
接下来,去除上清液,将细胞重悬于 15 mL 补充的 RPMI 培养基中。然后,将细胞转移到 T-75 培养瓶中,并在加湿下孵育过夜。第二天,用无菌 25 毫升移液器将漂浮细胞转移到 50 毫升试管中。
然后,使用台盼蓝排除对活细胞进行计数。接下来,使用微珠分离柱从 1000 万个活的、非贴壁的 PBMC 中分离 CD4 阳性细胞。分离细胞后,根据文本方案在 Th1 和 Th2 极化条件下接种和激活 T 细胞,然后分离其细胞核。
为此,准备新鲜的裂解缓冲液并在冰上冷藏。此外,为了准备转座反应,将热摇床加热至 37 摄氏度。接下来,将五十万个 T 细胞加载到 1.5 毫升微管中,并在 4 摄氏度下以 500 G 的离心速度离心 5 分钟。
接下来,用 1 毫升冷 PBS 洗涤细胞并重复离心循环,但现在将细胞悬浮在 1 毫升冷裂解缓冲液中。轻轻移液混合细胞,以防止细胞核被过度破坏。然后,快速取 10 μL 等分试样以观察细胞裂解的分数。
请务必保持电池低温并快速工作。在 5 分钟内,进行转座反应。首先,将 100, 000 个细胞核转移到 1.5 mL 微管中,并在冷离心机中以 500 Gs 的速度离心样品 10 分钟。
然后,轻轻去除上清液。接下来,将转座反应组分添加到细胞核中。然后,用轻柔的移液重悬细胞核,并在热摇床上以 500 RMP 孵育细胞核 30 分钟,以完成转座反应。
接下来,执行 DNA 纯化步骤,并在 20 μL Tris hydrochloride 中洗脱 DNA 片段。然后,使用 PCR 对 ATAC 测序文库进行初始扩增。接下来,评估通过定量 PCR 进行最终扩增所需的最佳额外循环数。
根据测量结果,确定 ATAC 测序文库的最终 PCR 扩增所需的循环数。然后,进行最终扩增。设置最佳大小的 DNA 文库片段可以改善下一代测序。
首先,将磁珠加热至室温,并在无核酸酶的水中制备新鲜的 70% 乙醇。接下来,将无核酸酶的水添加到 ATAC 测序文库中,体积为 100 μL。然后,加入 50 μL 重悬的 DNA 结合磁珠。
将磁珠移液到 DNA 中至少 10 次,然后等待 5 分钟。如果任何珠子滴卡在管壁或盖子上,请短暂旋转管子。现在,将样品放在磁力架旁边 2 分钟,然后将上清液转移到新的微管中。
测量收集的体积并加入 70% 体积的磁珠悬浮液。像以前一样混合珠子,让它们孵育 5 分钟,然后再继续。然后,使用磁铁分离磁珠 2 分钟,然后丢弃上清液。
在仍然靠着磁铁的同时,向珠子中加入 200 微升 70% 乙醇。等待 30 秒,然后丢弃乙醇并再次重复乙醇洗涤。完全去除剩余的乙醇,让磁珠在磁力架上风干 5 分钟,完成洗涤。
如有必要,短暂旋转试管并用 10 微升移液管吸出任何可见的乙醇。现在,从磁铁上取下试管,加入 22 微升 Tris 盐酸盐。两分钟后,将试管放回磁力架上,让溶液澄清。
然后,收集 20 微升含有制备文库的洗脱液,并将其储存在零下 20 摄氏度。该方案产生的 ATAC 测序文库通常为每微升 3 至 20 纳克。当在 DNA 完整性分析系统上运行时,它们具有梯形外观。
其中,另一个重要的质量控制是阳性对照的富集。相对于阴性对照,引物对 3 应富集至少 25 倍,引物对 4 应富集至少 75 倍。在最初的 1000 万次读取后,如果样品通过了 FastQC 报告文件中的所有关键参数,并且从峰调用中获得 1, 000 到 2, 000 个峰,则可以对文库进行更深入的测序,以获得超过 3000 万次读取。
从符合质量标准的文库中,只有 6% 到 20% 的读长映射到线粒体基因组。其余的独特读数映射到参考人类基因组,7% 到 12% 在 ATAC 测序峰内。看完这个视频后,你应该对如何制作 ATAC-seq 文库、提交和提供口粮测序以及分析获得的数据有很好的了解。
一旦掌握,ATAC-seq 文库制备可以在一两个工作日内完成。在尝试此程序时,请务必记住,在细胞核分离步骤中,您可能需要首先优化一些步骤,例如细胞数量和裂解缓冲液的组成。按照此程序,可以执行其他方法,如染色质免疫沉淀,以回答其他问题,例如哪种转录因子与检查样品中的开放染色质区域结合?
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本文介绍了一种用于转位酶可及染色质分析与高通量测序(ATAC-seq)的分步协议,该协议针对人类淋巴细胞进行了优化。该方法旨在识别人类基因组中可及染色质区域,为T淋巴细胞的调控景观提供洞察。
Mapping genome-wide accessible chromatin in primary human T lymphocytes via ATAC-seq enables unbiased discovery of regulatory elements governing immune cell function and gene expression programs. This approach supports target validation by linking chromatin accessibility to transcription factor binding sites, providing mechanistic de-risking for immunomodulatory drug development. The method’s robustness, low input requirements, and adaptability to primary immune cells enhance its utility in early discovery workflows where predictive confidence in target biology is critical.
ATAC-seq fits within the discovery continuum from target hypothesis testing through lead identification to preclinical validation, particularly in immunology-focused programs where epigenetic regulation influences drug response.