染色質 (Chromatin)是指細胞分裂間期細胞核內由DNA、組蛋白和非組蛋白，以及少量RNA組成的複合結構，它在細胞核中以珠鏈狀核小體 (Nucleosome)結構包覆DNA。核小體是組成染色質的基本單位，核小體摺疊形成高度壓縮的結構容納於細胞核中。當這個結構被改變時，啟動子 (promoter)、增強子 (enhancer)、抑制子 (repressor)、沉默子(Suppressor)等調控因子的位置被打開形成可調控的區域稱為染色質可及性(chromatin accessibility)，此區域則稱為開放染色質或染色質可及區域。

        ATAC-seq (Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing)是研究染色質可及性的方法，其原理是利用Tn5轉位酶 (transposase)的特性，在開放的染色質區域，也就是不被核小體緊密包覆的區域，進行剪切並同時插入定序接頭 (tagmentation)或探針。這些開放區域通常與基因轉錄活性相關，藉由捕捉 (capture)開放區域的DNA序列，並透過高通量定序可以獲得開放染色質區域的表觀遺傳研究資訊。

       10x Genomics所推出的Chromium Single Cell ATAC (Assay for Transposase Accessible Chromatin)單細胞技術，透過獨家Next GEM與barcoding技術，將ATAC-seq提升至單核層級，藉大規模比對細胞間染色質開放區域的差異，深入剖析各種轉錄因子 (enhancer、promoter、repressor)調控基因表現機制。10x Genomics還推出了單細胞多組學技術，在轉位酶 (transposase)處理的細胞核被封裝於油滴中後，帶有Barcode條碼的特殊凝膠珠可同時從核內捕捉DNA與mRNA，實現在同一核內的ATAC與轉錄組檢測。

       以下為Chromium單細胞多組學ATAC-Seq 與基因轉錄表達實驗流程:

1.          從細胞或組織中分離出細胞核 (Nucleus)，因為ATAC-seq主要作用在染色質上。10X平台建議使用新鮮或冷凍樣本，並有特定的Nuclei Isolation試劑及方法，來分離出樣本細胞核。10X Chromium實驗從單細胞核懸液開始。

2.          萃取出的單細胞核懸液細胞核樣本先用轉位酶 (transposase)對大量細胞進行轉位反應，這種酶優先切割開放染色質區域中的核DNA並加上部分接頭。

3.          隨後將轉位反應後的細胞核分成液滴，即GEM (Gel Beads-in-emulsion )技術。其中每個單個凝膠珠 (Gel Bead)含有唯一的10X條形碼。在GEM內，唯一的條形碼與單個細胞核內的mRNA和轉位DNA片段相連接。反應後，溶解GEM並混合，隨後進行產物純化、擴增及文庫構建。

4.          混合後的GEM製備出兩個文庫，一個用於RNA Sequencing，另一個用於ATAC分析。最後，透過在Illumina平台定序文庫，一次可獲得大量單細胞DNA染色質開放區域和基因表達的數據資料、進而得到遺傳相關的資訊、圖譜。

       10X多組學這項技術能幫助研究者進一步了解從表觀遺傳學 (Epigenetics)的角度，理解基因表達是如何被調控的，以及可能調控是哪些基因、哪些位置，而不僅僅是觀察表現結果 (特定基因mRNA表現)。

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