单细胞ATAC-seq揭示肾透明细胞癌的表观遗传特征

本研究聚焦于肾透明细胞癌（ccRCC），通过单细胞ATAC-seq技术揭示其表观遗传特征，为肿瘤发生机制提供了新见解，为未来治疗提供参考。

　　肾透明细胞癌（ccRCC）是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，其发生和进展与表观遗传调控密切相关。染色质可及性作为表观遗传调控的重要途径，能够反映肿瘤细胞的基因表达状态。然而，以往研究在单细胞水平上对ccRCC染色质可及性的分析存在局限性，如样本量小、分析困难等问题。为此，广西医科大学第一附属医院的研究人员开展了一项基于单细胞ATAC-seq的研究，旨在深入解析ccRCC的表观遗传特征，为ccRCC的诊断和治疗提供新的策略。

研究团队对3例人类ccRCC样本进行了单细胞ATAC-seq分析，共获得18,703个高质量细胞核和104,818个独特峰。研究结果揭示了ccRCC中肿瘤细胞、内皮细胞、癌症相关成纤维细胞（CAF）和免疫细胞的表观遗传特征，并展示了单细胞ATAC-seq数据分析的完整流程，包括细胞聚类、基因活性评分、细胞亚型特异性峰、转录因子、motif分析等。该研究不仅为ccRCC的表观遗传研究提供了高质量的数据支持，还为未来相关研究和治疗提供了新的思路。

在技术方法方面，研究人员采用单细胞ATAC-seq技术对新鲜和冷冻的ccRCC样本进行分析，通过优化核提取方法，确保了实验的可靠性和稳定性。样本来源于广西医科大学第一附属医院的患者，经过详细的沟通和知情同意后，患者自愿捐赠肿瘤组织用于研究。

研究背景与问题

肾透明细胞癌（ccRCC）是泌尿系统最常见的恶性肿瘤之一，占肾癌病例的约75%。其遗传特征与肿瘤异质性和遗传易感性密切相关。近年来，表观遗传调控在肿瘤发生和进展中的作用逐渐受到关注。染色质可及性作为表观遗传调控的重要途径，能够反映基因表达的调控状态。然而，以往的研究在单细胞水平上对ccRCC染色质可及性的分析存在局限性，如样本量小、分析困难等问题。因此，深入解析ccRCC的表观遗传特征对于理解其发生机制和寻找新的治疗靶点具有重要意义。

研究方法

研究人员对3例人类ccRCC样本进行了单细胞ATAC-seq分析，样本分别来自广西医科大学第一附属医院的患者。通过优化核提取方法，研究人员成功获得了18,703个高质量细胞核和104,818个独特峰。研究中使用了单细胞ATAC-seq技术，该技术能够高通量分析单个细胞的染色质可及性，为研究肿瘤细胞的表观遗传特征提供了有力工具。

研究结果

1. 单细胞ATAC-seq数据分析

研究人员通过Seurat和Signac R包对单细胞ATAC-seq数据进行了分析。首先，通过对细胞核的质量控制，筛选出高质量细胞核用于后续分析。随后，研究人员利用UMAP降维技术对细胞核进行无偏聚类，共识别出20种不同的细胞亚型，包括肿瘤细胞、内皮细胞、CAF和免疫细胞等。此外，研究人员还计算了基因活性评分，发现与肿瘤细胞相关的基因（如CA9）在肿瘤细胞中表现出较高的活性，而与内皮细胞相关的基因（如VWF）在内皮细胞中表现出较高的活性。

2. 细胞亚型特异性峰和转录因子分析

研究人员进一步分析了细胞亚型特异性峰和转录因子（TF）的活性。通过FindAllMarkers函数，研究人员识别了每个细胞亚型的差异峰，并发现这些峰与特定基因的染色质可及性相关。例如，在肿瘤细胞亚型中，研究人员发现了位于CTB-164N12.1、ATRNL1、KRT14和RP11-118K6.3的特异性峰。此外，研究人员还通过chromVAR R包进行了motif分析，识别了细胞亚型特异性的转录因子及其motif，如HNF1B/HNF1A在肿瘤细胞中表现出较高的活性。

3. 表观遗传特征的整合分析

研究人员将表观遗传特征与细胞类型相结合，发现肿瘤细胞、内皮细胞、CAF和免疫细胞在染色质可及性上存在显著差异。这些结果表明，ccRCC的表观遗传特征具有高度的细胞类型特异性，且与肿瘤的发生和进展密切相关。

研究结论与意义

本研究通过单细胞ATAC-seq技术揭示了肾透明细胞癌（ccRCC）的表观遗传特征，为理解其发生机制提供了新的视角。研究结果不仅揭示了ccRCC中不同细胞类型的染色质可及性特征，还为未来的诊断和治疗提供了潜在的靶点。该研究发表在《Scientific Data》上，为ccRCC的表观遗传研究提供了高质量的数据支持，并为相关领域的研究者提供了新的研究思路和方法。