新型CUT＆RUN技術實現單細胞全基因組定位

　　在一項新的突破性研究中，來自美國匹茲堡大學和馬薩諸塞大學醫學院的研究人員對一種稱為CUT&RUN（cleavage under targets and release using nuclease）的方法進行改進，使得在使用少量細胞（包括單細胞和單個植入前胚胎）的情形下，它適合用來研究轉錄因子和其他的DNA結合蛋白在染色質上的占據情況。相關研究結果于2019年4月4日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Profiling of Pluripotency Factors in Single Cells and Early Embryos”。論文通訊作者為匹茲堡大學的Sarah Hainer和馬薩諸塞大學醫學院的Thomas G. Fazzio。

圖片來自Cell, 2019, doi:doi:10.1016/j.cell.2019.03.014。

　　鑒于CUT＆RUN可確定蛋白在染色質上的定位，它類似于廣泛使用的染色質免疫沉淀（ChIP）技術。然而，目前可用的DNA結合蛋白全基因組定位方法需要數萬至數百萬個細胞。因此，DNA結合蛋白的體內定位方法受到嚴格限制，這是因為許多生物學上重要的細胞群體具有較低的細胞數量。

　　CUT＆RUN最初于2017年經過改進，已成功應用于由1000多個細胞組成的細胞群體中。Hainer和Fazzio試圖進一步改進這種技術，進一步改進的CUT＆RUN稱為超低輸入CUT＆RUN（ultra-low input CUT&RUN, uliCUT&RUN），并且在這項新的研究中，利用uliCUT&RUN技術首次描述了多能性因子在單細胞和單個植入前胚胎中的全基因組定位。

　　利用這種新技術進行的實驗表明，在大多數細胞中，僅有一小部分轉錄因子結合位點被占據，這就證實了通過多細胞研究獲得的測量結果。它還表明uliCUT＆RUN可用于在細胞發育或疾病起關鍵作用的罕見細胞群體中研究轉錄因子結合情況。

　　Hainer說，“通過將定位研究推進到單細胞和單個胚胎水平，未來的研究可以著重關注細胞異質性和對有限生物樣品的研究。通常，在組織樣品中，細胞數量和細胞純度之間的權衡阻止使用ChIP-seq分析純化的組織特異性細胞群體。uliCUT＆RUN能夠從50個細胞中獲得轉錄因子結合圖譜，這些圖譜與利用較高細胞數量獲得的圖譜高度重疊，這使得幾乎可以從任何可用的樣品中獲得轉錄因子結合圖譜。”