上海
撰文丨王聪
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
基因表达由转录因子（TF）调控，而这些转录因子在基因组上的结合受到染色质可及性和组蛋白修饰的影响。然而，在单细胞水平上解析这些 DNA-蛋白质相互作用，尤其是那些亲和力较弱或瞬时性的相互作用，在技术上仍面临诸多挑战。
2026 年 6 月 4 日，威尔康奈尔医学院Ivan Raimondi、Dan A.Landau作为共同通讯作者（Chi Wei-Yu为论文第一作者），在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为：Single-cell mapping of regulatory DNA-protein interactions 的研究论文。
该研究开发了一种名为“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）的新技术，将纳米抗体与胞嘧啶碱基编辑器（CBE）结合，通过在蛋白质结合的基因组位点上靶向实现胞嘧啶到尿嘧啶的碱基编辑（C→U），能够检测弱或瞬时的 DNA-蛋白质结合。
D&D-seq技术可与标准的单细胞多组学工作流程兼容，从而实现了在单细胞水平绘制调控基因活性的转录因子及其他调控蛋白的 DNA 结合位点。该技术克服了当前蛋白质-DNA 相互作用图谱技术的关键缺陷，成为首个可轻松整合到高通量、单细胞“多组学”分析流程中的同类技术。
由染色质结合因子（包括转录因子和染色质重塑因子）调控的基因表达程序，是维持细胞身份、执行细胞功能以及响应环境刺激的基础。这些DNA-蛋白质相互作用通过表观遗传特征引导，从而建立特定的染色质景观，调控特定因子的结合，根据细胞需求塑造功能性基因组。
传统的转录因子结合位点图谱技术，例如 ChIP-seq 或 CUT&RUN，难以轻松整合到高通量单细胞分析流程中，因此其应用局限于整体样本分析，或仅能对与染色质相互作用最强的因子进行单细胞分析。目前，原代样本中转录因子结合的单细胞分析主要依赖于下游靶基因表达水平的推断方法，或基于 ATAC-seq 峰的基序分析，但要准确识别特定的转录因子结合位点，仍需要更直接的方法。
在这项最新研究中，研究团队开发了“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）技术，将催化 C to U 的碱基编辑脱氨酶 DddA 与靶向抗体标记的 DNA 结合蛋白的二聚体纳米抗体融合，用于在低输入样本或原代样本的单细胞中绘制 DNA-蛋白质相互作用图谱。
研究团队证明，D&D-seq 能够在多种细胞类型和条件下，绘制转录因子及其他调控蛋白（例如染色质重塑蛋白）的结合位点。研究团队利用该技术，发现与野生型细胞相比，原发性 IDH2 基因突变（常见于白血病）的 T 细胞中的 CTCF 结合受到破坏。由于 D&D-seq 具备单细胞分辨率，因此能够揭示在群体水平实验中常被掩盖的调控网络异质性。
重要的是，D&D-seq 技术与平台无关，其可整合到标准的单细胞多组学工作流程中，包括 ATAC-seq、scATAC-seq 和全基因组测序（WGS）。这种兼容性使研究人员能够在同一细胞内将 DNA-蛋白质相互作用图谱与染色质可及性、基因表达以及基因组变异进行关联分析。
随着转录因子及其他调控蛋白作为治疗靶点的重要性日益凸显，揭示这些因子在患者来源细胞中行为的工具将变得至关重要。D&D-seq 为“调控组”（Regulome）打开了新的窗口，能够捕捉到驱动细胞身份和疾病发生的细微而短暂的相互作用，从而提供了一种以单细胞分辨率监测突变、药物或人工干预如何重塑调控景观的方法。
研究团队表示，我们正进入一个医学新时代，在这个时代，转录因子及其他基因活性调控因子将越来越多地成为治疗靶点，而 D&D-seq 技术有望在开发和评估此类疗法中发挥重要作用。
论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00573-8
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