单细胞多组学测序技术为更全面地了解细胞类型特异性基因调控迈出了第一步，扩大了研究人员系统探索细胞多样性和异质性的能力。在核糖体占位、甲基组测序（NOMe-seq）和亚硫酸氢盐测序（BS-seq）的基础上，汤富酬课题组联合其他团队在此前开发了单细胞 NOMe-seq（scNOMe-seq）和单细胞染色质整体多组学测序（scCOOL-seq）。然而，基于NGS平台的检测方法对长度超过 300 bp 的 DNA 片段的表观遗传状态的检测能力有限。不同的表观遗传特征，如 DNA 甲基化和染色质状态，可以在相对较长的基因组区域内相互影响，但目前仍缺乏长读测序方法来同时评估同一个细胞中的多层表观基因组信息。
单细胞测序网讯：9月12日，北京大学汤富酬课题组在Cell Research以“scNanoCOOL-seq: a long-read single-cell sequencing method for multi-omics profiling within individual cells”为题发表了一篇研究论文，开发了一种基于纳米孔测序平台的 scCOOL-seq 方法，称为 scNanoCOOL-seq，该方法可在同一个细胞中联合分析基因组（拷贝数变异（CNVs）、DNA 甲基组、染色质可及性和转录组。利用长读数，scNanoCOOL-seq 可以检测全长 CpG 岛(CGIs)和基因启动子的表观遗传特征，以及具有结构变异的基因组区域（SVs）。scNanoCOOL-seq 为分析单个细胞内等位基因特异性的表观遗传状态提供了巨大的潜能。
为了制备与纳米孔测序平台兼容的长读文库，在进行随机引物时，研究人员采用亚硫酸氢盐处理DNA，只标记一个适配器，短片段两端可杂交形成自环DNA，以防止在PCR扩增过程中作为模板。通过这种方式，最终获得读取长度~900 bp的DNA片段。
scNanoCOOL-seq的实验流程图
研究人员对189个HFF1细胞和187个K562细胞进行了分析，验证了scNanoCOOL-seq的可行性，且scNanoCOOL-seq在同时分析单个细胞内的DNA甲基化和染色质可及性方面表现良好，平均而言，在每个K562细胞和HFF1细胞中分别检测到了3818和3739个基因的表达。研究还证明了scNanoCOOLseq可以用于探索单细胞CNVs，还能够在单读分辨率下检测全长CGI和启动子区域。在K562细胞中，研究人员证明了scNanoCOOL-seq可以检测到易位位点的表观遗传状态和印迹基因的等位基因特异性DNA甲基化。研究人员应用scNanoCOOLseq对550个早期或晚期囊胚细胞进行了测序，获得了523个符合转录组分析条件的细胞，其中，441个细胞通过了多组学分析的质量控制。通过使用高质量的单细胞转录组数据，研究人员可以清楚地识别所有的五种细胞类型，并按预期的细胞类型重建了基因调控网络。
scNanoCOOL-seq在小鼠囊胚细胞分析中的应用
研究证明了scNanoCOOL-seq可以以单分子分辨率精准检测DNA甲基化以及染色质可及性、研究还证明，scNanoCOOL-seq可用于研究单个细胞内等位基因特异性和DNA链特异性的表观遗传特征，这可能有助于更深入地理解表观遗传调控。我们预计scNanoCOOL-seq将有广泛的应用。原文献：
https://www.nature.com/articles/s41422-023-00873-5-end-
