单细胞ATAC表观遗传组测序，解码表观遗传调控，赋能精准医学研究

表观遗传学作为解析基因表达调控的核心领域，是揭示细胞异质性、疾病发生发展分子机制的关键突破口。染色质开放性作为表观遗传调控的重要表征，其动态变化直接影响转录因子结合与基因表达程序。单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术，实现单细胞水平染色质开放性的高分辨率、高通量检测，突破传统批量测序的细胞异质性限制，为生命科学基础研究与临床转化研究提供全新技术支撑。

一、技术原理与研究背景

真核生物染色质的开放状态由核小体的排布与修饰决定，开放区域为转录因子、染色质重塑复合物等调控因子提供结合位点，是基因转录激活的前提。ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing）技术利用转座酶 Tn5 对开放染色质的特异性切割特性，实现对染色质开放区域的快速捕获与测序；而单细胞 ATAC-seq则在 ATAC-seq 基础上，通过微流控、油包水等技术实现单个细胞的分离、建库与测序，从单细胞维度解析染色质开放性的异质性特征。

在传统研究中，批量 ATAC-seq 技术以细胞群体为研究对象，其结果为群体细胞的平均化数据，无法揭示细胞间的表观遗传异质性。而在肿瘤、免疫性疾病、神经退行性疾病等复杂疾病中，细胞异质性是疾病发生、耐药性、预后差异的核心原因。乐备实单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术平台，正是针对这一研究痛点，实现对单个细胞染色质开放区域的精准检测，为解析细胞命运决定、疾病微环境调控、靶向治疗靶点发现提供表观遗传层面的直接证据。

二、技术操作流程

单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术平台基于成熟的微流控分选技术与优化的 Tn5 转座酶建库体系，建立了标准化、可追溯的实验流程，全程严格遵循质量管理体系，保障实验结果的稳定性与重复性，整体操作流程分为 5 个核心步骤：

（1）样本制备与单细胞分离：接收新鲜组织、原代细胞、细胞系等样本，通过酶解、机械分离等方式获得单细胞悬液，鉴定细胞活性（活性≥80%），利用微流控系统实现单个细胞的精准分选与捕获，避免细胞团聚与交叉污染。

（2）单细胞 ATAC 建库：对分选后的单个细胞进行裂解，释放染色质；加入Tn5 转座酶复合物，对开放染色质区域进行切割并同时连接测序接头，实现单细胞水平的染色质开放区域标记；随后进行 PCR 扩增，获得单个细胞的 ATAC-seq 文库，全程设置内参与阴性对照，保障建库效率。

（3）文库质检：分析检测文库片段大小，检测文库浓度，确保文库质量符合测序要求，剔除低质量文库，避免对后续数据分析造成干扰。

（4）高通量测序：将合格文库上机至高通量测序平台，根据研究需求选择测序深度（常规测序深度为 50K reads/cell），实现单细胞 ATAC-seq 数据的高通量获取。

（5）生信分析与报告交付：生信分析团队依托自主研发的分析流程，完成数据质控、细胞分群、染色质开放区域鉴定、差异开放区域分析、转录因子结合位点预测、基因调控网络构建等分析。

三、技术核心优势

单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术兼具高分辨率、高灵敏度、高稳定性、高性价比四大核心优势：

（1）单细胞分辨率，突破异质性限制：实现单个细胞水平的检测，可解析细胞群体中稀有亚群的表观遗传特征，如肿瘤微环境中的肿瘤干细胞、免疫细胞亚群，解决了 “平均化数据掩盖细胞异质性” 的研究难题。

（2）优化的建库体系，提升检测灵敏度：自主优化 Tn5 转座酶反应体系，降低建库起始细胞量要求（最低可实现单个细胞建库），提高开放染色质区域的捕获效率，对低丰度开放区域的检测灵敏度提升 30% 以上，可检测到细胞间细微的表观遗传差异。

（3）标准化实验流程，结果稳定性强：建立严格的 SOP 操作流程与质量管理体系，从样本接收至报告交付全程可追溯，实验重复率 R²≥0.9，远高于行业平均水平，保障不同批次、不同样本间实验结果的可比性。

（4）一站式服务，性价比突出：整合 “样本处理 - 建库测序 - 生信分析 - 个性化解读” 一站式服务，无需客户额外对接多个技术平台；同时依托规模化运营优势，降低单个细胞的检测成本，相比同类技术平台，性价比提升 20% 以上，支持大样本量研究。

（5）多组学联合分析能力：可与单细胞转录组、单细胞蛋白组等平台实现无缝对接，完成 “表观遗传 - 转录 - 蛋白” 多维度的单细胞多组学分析，从调控机制到表达水平全面解析细胞功能，为研究提供更完整的分子证据。

四、技术助力疾病研究

肿瘤的发生发展是遗传与表观遗传调控异常共同作用的结果，染色质开放性的动态变化驱动肿瘤细胞的增殖、侵袭、转移与耐药性。乐备实单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术平台可精准解析肿瘤细胞及肿瘤微环境的表观遗传异质性，为各科室肿瘤研究提供关键技术支撑，以下按核心临床科室细分其应用方向：

（一）肿瘤科 / 肿瘤内科

聚焦肺癌、乳腺癌、结直肠癌、肝癌等恶性实体瘤的研究，可解析肿瘤原发灶、转移灶细胞的染色质开放区域差异，挖掘肿瘤转移的表观遗传调控靶点；同时可研究化疗、靶向治疗后肿瘤细胞的表观遗传重编程特征，揭示肿瘤耐药的分子机制，为开发逆转耐药的表观遗传药物提供靶点依据。

（二）血液科

针对白血病、淋巴瘤等血液系统肿瘤，可解析白血病干细胞与正常造血干细胞的表观遗传差异，鉴定白血病干细胞特异性的开放染色质区域，为开发靶向白血病干细胞的治疗方案提供特异性靶点；同时可研究免疫化疗后血液肿瘤细胞的表观遗传动态变化，优化治疗方案。

（三）泌尿外科

应用于前列腺癌、膀胱癌、肾癌等泌尿系肿瘤研究，可解析肿瘤微环境中肿瘤细胞、免疫细胞（T 细胞、巨噬细胞）、基质细胞的表观遗传异质性，揭示肿瘤微环境的调控机制；同时可研究前列腺癌去势抵抗性的表观遗传调控特征，为开发新型去势抵抗性前列腺癌治疗策略提供依据。

（四）妇科

针对乳腺癌、卵巢癌、宫颈癌等妇科肿瘤，可解析肿瘤细胞的表观遗传分型，建立基于染色质开放性的肿瘤分子分型体系，实现肿瘤的精准分型与预后评估；同时可研究卵巢癌腹腔转移的表观遗传驱动机制，挖掘腹腔转移的早期诊断标志物。

（五）胸外科 / 普外科

聚焦食管癌、胃癌、胰腺癌等消化道肿瘤与肺癌研究，可解析肿瘤组织中不同亚群细胞的表观遗传特征，鉴定肿瘤发生的早期表观遗传标志物，为肿瘤的早期诊断提供新的检测靶点；同时可研究胰腺癌肿瘤微环境的表观遗传调控特征，解决胰腺癌 “微环境抑制免疫治疗” 的研究难题。

五、解决肿瘤领域研究的核心难题

单细胞 ATAC 表观遗传组测序技术针对当前肿瘤领域研究中的关键痛点，从表观遗传维度提供全新的研究解决方案，解决以下核心难题：

（1）解决肿瘤细胞异质性解析难题：突破传统批量检测的限制，精准识别肿瘤群体中的稀有亚群（如肿瘤干细胞、耐药细胞亚群），明确不同亚群细胞的表观遗传特征，揭示肿瘤异质性的分子基础，为肿瘤的精准治疗提供依据。

（2）解决肿瘤微环境调控机制研究难题：可同时解析肿瘤微环境中肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞等多种细胞类型的染色质开放性特征，挖掘细胞间相互作用的表观遗传调控网络，明确免疫抑制性肿瘤微环境的形成机制，为免疫治疗联合方案的开发提供思路。

（3）解决肿瘤耐药机制研究难题：动态检测肿瘤治疗过程中细胞的表观遗传重编程特征，鉴定耐药相关的染色质开放区域与转录因子，揭示肿瘤耐药的表观遗传驱动机制，为开发逆转耐药的表观遗传药物提供特异性靶点。

（4）解决肿瘤早期诊断与预后评估标志物缺乏难题：从单细胞表观遗传维度鉴定肿瘤发生、发展的特异性开放染色质区域，将其开发为新型分子标志物，提升肿瘤早期诊断的灵敏度与特异性，同时建立基于表观遗传特征的肿瘤预后评估模型，实现肿瘤患者的精准预后分层。

（5）解决多组学联合分析的技术衔接难题：可与单细胞转录组、蛋白组等技术无缝对接，实现 “表观遗传 - 转录 - 蛋白” 的多维度联合分析，从调控机制到表达水平全面解析肿瘤发生发展的分子通路，避免单一组学研究的局限性。