上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
细胞多样性不仅由转录组调控，还受到多层面的表观基因组调控机制的影响，包括核小体占据、染色质状态和基因组三维结构等。然而，长期以来，这些不同层面的调控信息往往只能被分别测量，难以在同一细胞中实现同步观测，从而限制了我们对基因调控机制整体性和协调性的理解。
2026 年 4 月 1 日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）邢栋课题组在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：Gene regulatory landscape dissected by single-cell four-omics sequencing 的研究论文。
该研究开发了一种单细胞四组学测序技术——CHARM，首次实现了在同一细胞内同步捕获基因组三维空间结构、染色质可及性、组蛋白修饰和转录组四类关键组学信息，为系统解析基因表达调控逻辑提供了全新的整合性技术框架。
为全面理解多层面调控模式如何协同塑造细胞身份，研究团队开发了单细胞四组学测序方法——CHARM（Chromatin accessibility and gene expression within the same cell），可在同一细胞内并行分析基因组三维构象、组蛋白修饰、染色质可及性和基因表达。
研究团队通过对小鼠胚胎干细胞及大脑皮层组织应用 CHARM，重建了整合性表观基因组图谱，揭示了染色质可及性与组蛋白修饰在细胞周期中的动态变化规律，以及调控元件在三维核空间的空间聚集特征。基于可解释的机器学习模型，研究团队进一步以高精度识别出数千个增强子-启动子互作关系，这些互作以细胞类型及亚型特异性方式调控基因表达。
总的来说，该研究构建了能够统一解析多层面表观遗传调控及其转录结果的实验与分析框架，凭借极高的单细胞信息密度，许多此前只能在群体层面讨论的问题，首次得以在单细胞尺度上得到解析，为破译复杂组织中异质性细胞的调控图谱提供了多功能平台。
未来，将 CHARM 应用于发育、衰老和疾病发生等过程的研究，有望为理解基因表达定量的调控规律、细胞命运转变的分子基础以及非编码遗传变异的功能后果开辟了新路径。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10322-z
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