不同细胞类型的基因组可能是相同的，但是它们的表观基因组和转录组不是相同的。表观基因组由一组影响每个细胞的基因组发挥何种功能的标记组成，而转录组指的是在某一特定条件下，细胞内所有转录产物的集合。转录产物经翻译后会产生蛋白。
在RNA转录过程中，细胞仅能够接近它们的染色质包装的双链基因组的某些部分。鉴于这种接近在不同细胞类型之间存在着变化，因此染色质可接近性有助于确定多细胞生物体中多种细胞的形状、功能和多样性。
在一项新的研究中，来自美国华盛顿大学等研究机构的研究人员开发出一种同时分析数千个细胞中每个细胞的表观基因组和转录组的方法。他们将这种方法称为sci-CAR。相关研究结果于2018年8月30日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells”。
细胞或细胞核中的核酸内含物的独特条形码被整合着到sci-CAR中。这种对细胞进行标记和分选的方法允许这些研究人员将单个细胞中的mRNA和染色质可接近性谱相关联在一起。
这些研究人员首先利用sci-CAR方法在肺癌来源的对皮质醇作出反应的细胞培养物模型中对4800多个细胞进行了检测。在这种模型中，这些细胞用皮质类固醇地塞米松（dexamethasone）进行处理。这种合成类固醇能够激活基因组上数千个位点的结合并改变数百个基因的表达。
这些研究人员随后研究了地塞米松对基因表达的影响的时间过程，以及在相同细胞中染色质可接近性发生的动态变化。
在将sci-CAR应用于来自小鼠整个肾脏的细胞核中时，这些研究人员获得了11296个细胞的转录组和染色质可接近性谱。他们将他们的小鼠肾细胞分为14类，并且描述了细胞类型特异性的表观基因组景观和相关的转录组特征。
基于表观基因组和转录组之间存在的相关性，这些研究人员还了解到他们能够在距离较远的基因组调控元件和它们的靶基因之间建立关联性，以便解释各种细胞类型中基因表达的一些差异。
展望未来，相比于仅分析RNA转录或染色质可接近性的测定方法，这种共测定方法（即sci-CAR）存在着明显的优点。特别地，sci-CAR的一个优点是它一次能够潜在地用于联合分析数百万个细胞。
参考资料：Junyue Cao1,2, Darren A. Cusanovich1,*,†, Vijay Ramani et al. Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells. Science, Published Online: 30 August 2018, doi:10.1126/science.aau0730.
原标题：Science：重大进展！利用sci-CAR方法同时分析上千个细胞中的转录组和染色质可接近性