近日，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）劉江研究組和蔣嵐研究組合作，在Cell Reports 雜志上發表了題為“Single-cell chromatin accessibility and transcriptome atlas of mouse embryos”的研究論文，繪制了小鼠胚胎單細胞染色質可及性(Chromatin accessibility)及轉錄組（Transcriptome）圖譜。

　　染色質可及性區域可以標記順式調控元件(Cis-regulatory elements)，這些元件通過招募轉錄因子（Transcription factors，TFs）和染色質重塑因子（Chromatin remodelers）來執行轉錄程序，進而指導細胞的命運和細胞的功能。因此，精確調控的表觀遺傳和轉錄變化在哺乳動物的器官發育中發揮著重要作用。目前，有大量人和小鼠早期胚胎單細胞轉錄組水平的研究，然而，順式元件對哺乳動物胚胎發生的潛在調控，在很大程度上仍未被探索。

　　研究團隊以小鼠為模型，結合單細胞測序技術，繪制了E7.5時期胚胎和E13.5時期具有代表性的16個器官的轉錄組及染色質可及性圖譜。通過Seurat對scRNA-seq數據進行了兩輪無監督聚類，并使用基于相互最近鄰(MNN)的標簽傳輸算法，從scRNA-seq數據到scATAC-seq數據進行了兩輪細胞類型標簽傳輸。最后，共獲得了271種配對的細胞類型，并檢測到48,351個順式元件與7,860個基因的表達顯著相關。

　　通過結合景乃禾課題組E7.5胚胎細胞的空間轉錄組信息，構建了空間染色質可及性圖譜，展示了順式元件的空間分布和潛在功能轉錄因子(TFs)的空間分布。研究發現，E7.5時期胚胎中，許多胚層特異的順式元件和轉錄因子在發育后期來自相應胚層的細胞類型中依然保持，這表明這些順式元件和轉錄因子在細胞分化過程中是重要的。另外，該研究還發現了一種新的細胞類型——一種潛在的性腺支持細胞和顆粒細胞的祖細胞。并且發現在E12.5時期，性腺支持細胞和顆粒細胞在雌性和雄性的性腺中都存在。

　　綜上所述，該研究提供了轉錄組和染色質可及性的單細胞圖譜，為未來早期哺乳動物器官發生的研究奠定了基礎。博士研究生姜姍、黃正、李蕓和虞程偉為本文共同第一作者，劉江研究員和蔣嵐研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到中國科學院先導項目、國家重點研發計劃和國家自然科學基金委等項目的資助。

　　論文鏈接

E7.5時期胚胎和E13.5時期具有代表性的16個器官的轉錄組及染色質可及性圖譜