研究前沿| scNanoCOOL-seq：单分子测序平台的单细胞多组学测序技术

scNanoCOOL-seq

2023年9月12日，汤富酬课题组在Cell Research上发表了题为“scNanoCOOL-seq: a long-read single-cell sequencing method for multi-omics profiling within individual cells”的论文，首次报道了scNanoCOOL-seq单细胞多组学测序技术。该技术整合了三代测序平台（单分子测序平台）和scCOOL-seq原理，能够实现在一个单细胞中同时精准检测基因组（拷贝数变异）、DNA甲基化组、染色质可及性以及转录组等多个组学层面的信息。

技术原理

???? scNanoCOOL-seq技术主要采用亚硫酸氢盐转化和单接头PCR扩增的策略，最终获得长度约为900bp的基因组DNA扩增片段。scNanoCOOL-seq技术实验流程总结ru：

1）通过温和的方式进行细胞裂解和体外M.CviPI酶加甲基化后，进行单细胞的核质分离；

2）单细胞的细胞核部分经过亚硫酸氢盐处理和类PBAT策略的单接头扩增后用于Nanopore平台的单分子测序；

3）单细胞的细胞质部分用于scRNA-seq文库构建（优化的STRT-seq）后进行转录组检测（图1）。

图1?scNanoCOOL-seq技术的实验流程图

检测性能

????利用K562和HFF1这两个人类细胞系，该研究证实了scNanoCOOL-seq能够精准检测单个细胞的DNA甲基化组（图2a, b）、染色质可及性（图2a, c）以及基因组（拷贝数变异）（图2d），其检测准确性与基于二代测序平台的scCOOL-seq技术相当，但是测序读长从原来的300bp增加到900bp。

图2 scNanoCOOL-seq技术的检测性能

1）scNanoCOOL-seq以单分子分辨率检测全长CpG岛、基因启动子、染色质易位事件的表观遗传特征及亲本特异性DNA甲基化

2）scNanoCOOL-seq能够精准检测细胞中DNA甲基化动态变化以及染色质可及性的异质性

?3）scNanoCOOL-seq能够精准刻画小鼠囊胚发育过程中表观基因组中的细胞谱系特异性特征

总结

1）基于单分子测序平台的scNanoCOOL-seq技术能够对一个单细胞同时进行基因组（拷贝数变异）、DNA甲基化组、染色质可及性以及转录组测序分析。

2）利用长读长测序的优势，scNanoCOOL-seq可以检测全长CpG岛和基因启动子区域的多重表观遗传特征以及不同组学层面间的互动关系。

3）scNanoCOOL-seq还可以在单分子分辨率检测染色体易位等复杂基因组结构变异事件产生的表观遗传改变，同时也为在单个细胞中对等位基因特异性的表观遗传特征以及DNA链特异性的表观遗传特征的研究提供了强大的工具。