空间组学再突破！空间转录组+表观组联合测序新技术全面解析组织微环境

在近年来表观遗传学研究的浪潮中，Tn5转座酶技术和CUT&Tag方法已成为研究染色质状态与基因调控的重要工具。Tn5转座酶能够将接头序列直接插入染色质开放区域，配合ATAC-seq技术实现对染色质可及性的大规模检测；而CUT&Tag则以其对染色质修饰的精准识别和高灵敏性，成为研究组蛋白修饰与转录因子结合位点的利器。

然而，这些技术多基于体外溶液体系，难以保留组织内细胞间的空间信息。发表于Nature Protocols期刊的文章Spatially resolved genome-wide joint profiling of epigenome and transcriptome with spatial-ATAC-RNA-seq and spatial-CUT&Tag-RNA-seq首次提出空间CUT&Tag-RNA-seq和空间ATAC-RNA-seq双组学共检测策略，结合改造版Tn5酶，实现了在保留空间结构前提下对同一组织切片中RNA表达与染色质状态的同步分析，为复杂组织微环境的解析提供了全新工具，也为疾病分子机制和临床病理研究打开了新思路。

该平台基于二维微流控芯片实现空间条形码注入，分别构建出空间ATAC-RNA-seq和空间CUT&Tag-RNA-seq双模态文库。在ATAC-RNA流程中，利用Tn5转座酶原位插入开放染色质区域并标记DNA，同时通过空间条形码捕获mRNA并进行逆转录。而在CUT&Tag-RNA流程中，pA-Tn5系统通过抗体识别特定组蛋白修饰后原位进行Tn5标记，与RNA捕获同步进行。这种Tn5和pA-Tn5的策略显著提高了空间组学数据的整合性。

实验结果

• 该平台实现了在同一组织切片中同步解析表观组与转录组。

• Tn5和CUT&Tag策略在空间维度上的应用证明了其对染色质状态和转录活动的高保真反映。

研究人员使用Tn5转座酶在组织切片中识别并插入开放染色质区域，结合微流控芯片在二维空间内注入条形码，从而精准标记每个像素位置的染色质开放情况。同时，进行mRNA逆转录形成cDNA，实现空间层面的转录组共建库。

实验结果

• Tn5在空间ATAC体系中展示了对染色质开放性的高度特异性。

• 染色质可及性在组织区域内表现出高度空间异质性，与细胞功能区精确对应。

在空间CUT&Tag-RNA-seq中，研究人员利用特异性抗体靶向组蛋白修饰（如H3K27me3、H3K4me3），随后通过pA–Tn5介导的tagmentation在原位完成DNA打断与标记，同时捕获mRNA。这一策略将组蛋白修饰图谱与转录组数据共同定位于高分辨率的空间坐标系中。

实验结果

• 组蛋白修饰在组织中的空间分布与基因表达活性密切对应。

• pA–Tn5提供了高保真度的组蛋白修饰识别，在空间层面实现了精准定位。

研究人员在病理模型组织中采用空间CUT&Tag-RNA-seq技术，识别特定组蛋白修饰在空间分布上的变化，并结合转录组分析推断病理状态下的调控模式变化。pA–Tn5在此处作为关键工具，实现了对染色质修饰状态的敏感捕捉和空间解析。

实验结果

• 表观修饰的空间重构反映疾病状态的转录调控异常。

• 空间CUT&Tag技术揭示了调控网络在组织病变过程中的位点特异性变化。

为了展示空间ATAC-RNA与CUT&Tag-RNA数据的联合分析流程，研究人员利用Tn5和pA–Tn5获取的染色质状态及修饰数据，结合转录谱进行聚类、轨迹推断及细胞亚群分型，并解析发育谱系中的空间定位与动态转变。

实验结果

• Tn5和CUT&Tag双技术支持下的多组学融合，能够高效重建细胞命运轨迹。

• 空间维度揭示细胞状态转变的微环境背景，对发育与病变研究具有重要价值。

  
  

本研究提出的空间ATAC-RNA-seq与空间CUT&Tag-RNA-seq联合检测技术，为空间组学领域带来了革命性的进步。通过将Tn5转座酶和CUT&Tag技术应用于组织切片中，研究人员不仅成功地同时获取了染色质状态与基因表达的空间信息，更进一步打破了传统单组学方法在解析组织异质性方面的局限。该平台在小鼠胚胎、大脑以及人脑组织中的应用，不仅验证了其高度的分辨率和可靠性，也展现出在发育生物学、神经科学及病理研究中的广阔前景。尤其值得注意的是，文章中所使用的Tn5和pA–Tn5酶体系表现出优异的靶向效率与空间一致性，为推动空间多组学技术在更复杂系统中的应用奠定了基础。未来，随着这一技术逐步应用于癌症、免疫、再生医学等疾病模型，我们有望在空间维度上揭示细胞状态转变、微环境干预及治疗靶点的全新规律。同时，实验流程的进一步优化和自动化平台的引入，也将加速该技术在临床诊断与转化医学中的落地。

珠海舒桐科技推出的Tn5超活性转座酶试剂盒和CUT&Tag空间组学试剂盒，契合这一前沿领域的核心需求。其高活性、高一致性的Tn5酶，结合针对组蛋白修饰优化的CUT&Tag方案，不仅能够大幅提升建库效率和数据质量，也为科研人员提供了更加标准化和可复制的空间组学实验解决方案。我们相信，借助这一创新平台与技术力量，空间多组学研究将在疾病机制解析和精准医疗探索中发挥越来越关键的作用。

珠海舒桐医疗科技有限公司是一家以基因编辑为核心技术的生物医药企业，总部位于粤澳深度合作区——横琴新区，下设鼓润（武汉）医疗科技有限公司、广州舒桐医疗科技有限公司和杭州舒桐生物科技有限公司等全资子公司。公司为国家高新技术企业，拥有博士后工作站和多个博士后团队，已申请专利40余项，承担多项国家科技重大专项。公司致力于通过创新技术为多种疾病尤其肿瘤开展新药研发，提供基因靶向治疗方案。同时公司搭建了一站式基因编辑平台、分子诊断平台和科技服务平台，可提供从靶点筛选、基因编辑有效性检测到安全性评估的全流程解决方案；具备先进的CGT原料规模化生产能力，可为科研机构及生物医药企业提供安全高效的一站式服务和原料供应。舒桐医疗坚持以“创新、敬业、融合、开放”为核心价值观，致力于利用基因治疗技术造福人类健康，让生命更美好。

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