Nat Cell Biol丨蓝勋和孟安明合作开发高通量、低成本SPATAC

胚胎发育过程中，具有全能性的受精卵迅速分裂和分化为众多细胞谱系并形成各个组织和器官，伴随着细胞内染色质结构的生物化学和结构以及基因表达的高度动态变化【1-2】。解析这一过程中不同细胞类型的发育路径以及决定不同细胞命运的分子调控机制，一直以来是发育生物学中非常重要的研究内容。单细胞表观基因组学和转录组学测序技术通过在单细胞分辨率下全面地描绘胚胎发育过程中细胞谱系的多样性以及基因表达的动态调控【3-5】，极大地改变了人们研究胚胎发育的范式。

斑马鱼（Danio rerio）与人类在基因上有着高度同源性，是一种优良的研究胚胎发育的模式脊椎动物【6】。在过去十年中，许多研究团队绘制了大量的斑马鱼胚胎发育各个阶段的表观基因组和转录组图谱。DANIO-CODE等项目基于这些图谱全面地注释在斑马鱼胚胎发育过程中发挥功能的顺式调控元件（CREs, cis-regulatory elements）【7-12】。近几年，已有多个课题组绘制了斑马鱼早期胚胎发育过程中的单细胞转录组学图谱，并揭示了斑马鱼发育过程中极为复杂的细胞分化谱系【3-5， 12】。scATAC-seq是一种用于分析全基因组染色质可及性区域和研究细胞类型特异性转录调控的工具，可以提供与转录组互补的表观调控信息，有助于我们更为深刻地理解胚胎发育过程中决定不同细胞谱系命运决定的分子调控机制。然而目前在斑马鱼胚胎发生过程中，决定细胞命运和功能的染色质可及性动态变化特征的研究尚不完善。通过在单细胞水平上系统地构建，斑马鱼胚胎发育过程中各个发育阶段的单细胞染色质可及性图谱，可以更好地让我们了解斑马鱼胚胎发育过程中细胞命运决定背后复杂的调控机制。

2024年7月8日，清华大学医学院蓝勋副教授团队与清华大学生命学院孟安明教授团队合作，在Nature Cell Biology上在线发表了题为Mapping the chromatin accessibility landscape of zebrafish embryogenesis at single-cell resolution by SPATAC-seq的文章。此研究开发了一种基于组合索引原理的，低成本、测序文库兼容性高的超高通量单细胞染色质可及性测序技术，SPATAC-seq，并用此技术对斑马鱼胚胎4 hpf至72 hpf内20个连续发育时期的80多万个单细胞进行测序，绘制了斑马鱼胚胎发育染色质可及性图谱ZEPA（Zebrafish Embryogenesis single-cell oPen chromatin Atlas），系统性地重构出发育过程中604种细胞状态的发育路径（developmental trajectory），并识别出不同细胞状态下基因组中总计约96万个CREs。