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CHIP技術(shù)（chip技術(shù)的優(yōu)勢和局限性）

發(fā)布時(shí)間：2023-03-19 08:27:26 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 97 問大家

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于CHIP技術(shù)的問題，以下是小編對此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

1、單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)（CoBATCH）
2、染色體免疫共沉淀（CHIP）的實(shí)驗(yàn)步驟
3、chip富集效率多少
4、ChIP-Seq, DAP-Seq與ATAC-Seq技術(shù)優(yōu)勢對比及選擇

CHIP技術(shù)（chip技術(shù)的優(yōu)勢和局限性）

一、單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)（CoBATCH）

缺乏一種有效的，可推廣的全基因組方法單細(xì)胞組蛋白修飾或染色質(zhì)結(jié)合蛋白的定位方法。在這里，我們開發(fā)CoBATCH，組合條形碼和目標(biāo)染色質(zhì)剪切，用于捕獲單細(xì)胞全基因組的蛋白結(jié)合區(qū)域. 融合到Tn5轉(zhuǎn)座酶的ProteinA通過特異性抗體富集到基因組區(qū)域，Tn5產(chǎn)生片段加上index，準(zhǔn)備進(jìn)行文庫制備和測序。重要的是，這種方法不僅能在完整的組織中實(shí)現(xiàn)低細(xì)胞量的表觀基因組圖譜，而且還能在自然條件和交聯(lián)條件下，對數(shù)萬個(gè)單細(xì)胞的實(shí)驗(yàn). CoBATCH在極低細(xì)胞量情況，每個(gè)細(xì)胞可以測到12000 條reads. 通過CoBATCH,對10個(gè)小鼠胚胎器官的內(nèi)皮細(xì)胞譜系進(jìn)行定位，可以有效地破譯細(xì)胞群的表觀遺傳異質(zhì)性和順式調(diào)控機(jī)制。因此，不依賴專門的設(shè)備，CoBATCH可以廣泛適用于單細(xì)胞水平蛋白質(zhì)- dna相互作用.

單細(xì)胞測序技術(shù)目前被廣泛用于研究發(fā)育與疾病相關(guān)細(xì)胞群體異質(zhì)性和繪制細(xì)胞圖譜。隨著技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)正逐漸將生命科學(xué)研究推進(jìn)到新的維度。在單細(xì)胞表觀組領(lǐng)域，雖然DNA甲基化測序、染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)、染色質(zhì)開放程度測序已經(jīng)分別在2013年 (scRRBS)、2013年 (single cell Hi-C)、2015年 (scATAC-seq)實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞水平測序。研究基因表達(dá)調(diào)控與細(xì)胞命運(yùn)決定的機(jī)制，最直接的證據(jù)是特定染色質(zhì)區(qū)域與蛋白的相互作用，然而， 高效的單細(xì)胞染色質(zhì)免疫共沉淀測序（scChIP-seq）技術(shù)尚未出現(xiàn)。

蛋白質(zhì)和DNA相互作用的染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)（ChIP-seq）技術(shù)是研究表觀遺傳調(diào)控的一種重要手段，常規(guī)ChIP-seq技術(shù)需要使用超聲打斷交聯(lián)的基因組片段，然后用特異性抗體富集含有目的蛋白結(jié)合的基因組片段，并將目的DNA片段純化后，進(jìn)行建庫測序。這一系列操作使得ChIP-seq需要百萬個(gè)細(xì)胞作為起始材料。為減少ChIP-seq技術(shù)對細(xì)胞數(shù)目的要求，近年來，一些適用于少量細(xì)胞起始的ChIP-seq技術(shù)被逐漸開發(fā)出來，包括MOWChIP，STAR-ChIP和ULI-NChIP等。雖然Drop-ChIP第一次實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞水平ChIP-seq，然而這一技術(shù)依賴特殊的微流控裝置，并且每個(gè)細(xì)胞只能捕獲到約800個(gè)DNA片段，這極大地限制了這項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。隨后開發(fā)的scChIC-seq雖然實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞水平的解析，但是獲得的單細(xì)胞數(shù)據(jù)的基因組比對率只有約6.1 %，大大增加了測序成本，且通量較低。另外，Cut&Tag需要依賴Takara ICELL8這一特殊裝置。綜上，目前還缺乏一種具有普適性，易操作，高質(zhì)量的單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)。

本文報(bào)道了一種新的具有普適性、易操作、高通量和高質(zhì)量的單細(xì)胞ChIP-seq技術(shù)，將單細(xì)胞表觀組學(xué)新技術(shù)的研究、普及和應(yīng)用往前推進(jìn)了一大步。研究者把這一新型單細(xì)胞技術(shù)命名為 CoBATCH （combinatorial barcoding and targeted chromatinrelease）。這一單細(xì)胞技術(shù)不僅適用于各種組蛋白修飾，同時(shí)也能捕獲DNA結(jié)合蛋白質(zhì)在基因組上的結(jié)合信息。利用這一單細(xì)胞技術(shù)，研究者 首次解析了小鼠胚胎10個(gè)不同器官 （心臟、肝臟、肺、左腦、右腦、后腦、腎臟、皮膚、肌肉和小腸） 的內(nèi)皮細(xì)胞譜系發(fā)育、分化和功能的異質(zhì)性。

這些研究結(jié)果證明了CoBATCH可以解析不同器官來源的內(nèi)皮細(xì)胞表觀異質(zhì)性以及順式作用元件在發(fā)育過程中的動(dòng)態(tài)變化，為理解器官功能特異的內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育提供了重要線索。

簡而言之， CoBATCH技術(shù)是第一個(gè)具有普適性、高質(zhì)量、高通量的單細(xì)胞ChIP-seq方法，該技術(shù)將在單細(xì)胞水平上為解析細(xì)胞命運(yùn)決定和功能異質(zhì)性的表觀遺傳調(diào)控機(jī)制提供強(qiáng)有力的支持，并對研究器官發(fā)育和疾病發(fā)生過程具有重大的意義。

二、染色體免疫共沉淀（CHIP）的實(shí)驗(yàn)步驟

染色體免疫共沉淀（ChromatinImmunoprecipitation，ChIP）是基于體內(nèi)分析發(fā)展起來的方法，也稱結(jié)合位點(diǎn)分析法，在過去十年已經(jīng)成為表觀遺傳信息研究的主要方法。這項(xiàng)技術(shù)幫助研究者判斷在細(xì)胞核中基因組的某一特定位置會(huì)出現(xiàn)何種組蛋白修飾。ChIP不僅可以檢測體內(nèi)反式因子與DNA的動(dòng)態(tài)作用，還可以用來研究組蛋白的各種共價(jià)修飾與基因表達(dá)的關(guān)系。近年來，這種技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善。采用結(jié)合微陣列技術(shù)在染色體基因表達(dá)調(diào)控區(qū)域檢查染色體活性，是深入分析癌癥、心血管疾病以及中央神經(jīng)系統(tǒng)紊亂等疾病的主要代謝通路的一種非常有效的工具。

它的原理是在保持組蛋白和DNA聯(lián)合的同時(shí)，通過運(yùn)用對應(yīng)于一個(gè)特定組蛋白標(biāo)記的生物抗體，染色質(zhì)被切成很小的片斷，并沉淀下來。IP是利用抗原蛋白質(zhì)和抗體的特異性結(jié)合以及細(xì)菌蛋白質(zhì)的“proreinA”特異性地結(jié)合到免疫球蛋白的FC片段的現(xiàn)象活用開發(fā)出來的方法。目前多用精制的proreinA預(yù)先結(jié)合固化在argarose的beads上，使之與含有抗原的溶液及抗體反應(yīng)后，beads上的proreinA就能吸附抗原達(dá)到精制的目的。實(shí)驗(yàn)最需要注意點(diǎn)就是抗體的性質(zhì)?？贵w不同和抗原結(jié)合能力也不同，免染能結(jié)合未必能用在IP反應(yīng)。建議仔細(xì)檢查抗體的說明書。特別是多抗的特異性是問題。其次，要注意溶解抗原的緩沖液的性質(zhì)。多數(shù)的抗原是細(xì)胞構(gòu)成的蛋白，特別是骨架蛋白，緩沖液必須要使其溶解。為此，必須使用含有強(qiáng)界面活性劑的緩沖液，盡管它有可能影響一部分抗原抗體的結(jié)合。另一面，如用弱界面活性劑溶解細(xì)胞，就不能充分溶解細(xì)胞蛋白。即便溶解也產(chǎn)生與其它的蛋白結(jié)合的結(jié)果，抗原決定族被封閉，影響與抗體的結(jié)合，即使IP成功，也是很多蛋白與抗體共沉的悲慘結(jié)果。再次，為防止蛋白的分解，修飾，溶解抗原的緩沖液必須加蛋白每抑制劑，低溫下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每次實(shí)驗(yàn)之前，首先考慮抗體/緩沖液的比例?？贵w過少就不能檢出抗原，過多則就不能沉降在beads上，殘存在上清。緩沖劑太少則不能溶解抗原，過多則抗原被稀釋。

三、chip富集效率多少

您好，Chip富集效率取決于所使用的技術(shù)和材料。一般來說，使用高質(zhì)量的材料和技術(shù)可以提高Chip富集效率。例如，使用高靈敏度的探針可以提高Chip富集效率，而使用低靈敏度的探針則會(huì)降低Chip富集效率。此外，使用更高精度的技術(shù)，如質(zhì)譜分析，也可以提高Chip富集效率。

四、ChIP-Seq, DAP-Seq與ATAC-Seq技術(shù)優(yōu)勢對比及選擇

染色質(zhì)免疫共沉淀Chromatin Immunoprecipitation, ChIP 技術(shù)是在活細(xì)胞狀態(tài)下固定蛋白質(zhì)－DNA復(fù)合物，并將其隨機(jī)切斷為一定長度范圍內(nèi)的染色質(zhì)小片段，然后通過免疫學(xué)方法沉淀此復(fù)合體，特異性地富集目的蛋白結(jié)合的DNA的片段，通過對目的片斷的純化與檢測，從而獲得蛋白質(zhì)與DNA相互作用的信息。

該技術(shù)通過蛋白質(zhì)與DNA互作來分析目標(biāo)基因活性以及已知蛋白質(zhì)的靶基因，被廣泛應(yīng)用于體內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與靶基因啟動(dòng)子上特異核苷酸序列結(jié)合方面的研究。CHIP不僅可以檢測體內(nèi)反式因子與DNA的動(dòng)態(tài)作用，還可以用來研究組蛋白的各種共價(jià)修飾與基因表達(dá)的關(guān)系。

chip-seq 的原理：將ChIP與第二代測序技術(shù)相結(jié)合的ChIP-Seq技術(shù)，能夠高效地在全基因組范圍內(nèi)檢測與組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等互作的DNA區(qū)段。其原理是：首先通過染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)（ChIP）特異性地富集目的蛋白結(jié)合的DNA的片段，并對其進(jìn)行純化與文庫構(gòu)建；然后對富集得到的DNA的片段段進(jìn)行高通量測序。研究人員通過將獲得的數(shù)百萬條序列標(biāo)簽精確定位到基因組上，從而獲得全基因組范圍內(nèi)與組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等互作的DNA區(qū)段信息。

ATAC-seq:（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing）是用于研究染色質(zhì)可及性（通常也理解為染色質(zhì)的開放性）的方法，原理是通過轉(zhuǎn)座酶Tn5容易結(jié)合在開放染色質(zhì)的特性，然后對Tn5酶捕獲到的DNA序列進(jìn)行測序。

開放染色質(zhì)的研究方法有ATAC-seq以及傳統(tǒng)的DNase-Seq及FAIRE-seq等，ATAC-Seq由于所需細(xì)胞量少，實(shí)驗(yàn)簡單，可以在全基因組范圍內(nèi)檢測染色質(zhì)的開放狀態(tài)，目前已經(jīng)成為研究染色質(zhì)開放性的重要技術(shù)方法。

chip-seq 和ATAC-seq 的異同：

ATAC-Seq與ChIP-Seq的不同的是ATAC-Seq是全基因組范圍內(nèi)檢測染色質(zhì)的開放程度，可以得到全基因組范圍內(nèi)的蛋白質(zhì)可能結(jié)合的位點(diǎn)信息，一般用于不知道特定的轉(zhuǎn)錄因子，用此方法與其他方法結(jié)合篩查感興趣的特定調(diào)控因子；但是ChIP-Seq是明確知道感興趣的轉(zhuǎn)錄因子是什么，根據(jù)感興趣的轉(zhuǎn)錄因子設(shè)計(jì)抗體去做ChIP實(shí)驗(yàn)拉DNA，驗(yàn)證感興趣的轉(zhuǎn)錄因子是否與DNA存在相互作用。ATAC-Seq、ChIP-Seq、Dnase-Seq、MNase-Seq、FAIRE-Seq整體的分析思路一致，找到富集區(qū)域，對富集區(qū)域進(jìn)行功能分析。

DAP-seq(DNA affinity purification sequencing) 是一種高通量篩選TF結(jié)合位點(diǎn)的方法，用體外表達(dá)的TFs結(jié)合基因組DNA。 DAP-seq將蛋白質(zhì)體外表達(dá)技術(shù)與高通量測序技術(shù)相結(jié)合，不需要針對每個(gè)轉(zhuǎn)錄因子制備特異性抗體，所以DAP-seq具有快速、高通量、節(jié)約時(shí)間成本等顯著優(yōu)勢。

DAP-seq是研究非模式植物順反組和表觀組的有力技術(shù)，大大擴(kuò)展和加深了科學(xué)家們研究的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)信息。它能夠捕獲全部轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點(diǎn)，因此能獲得完整的密碼本。

DAP-seq 與 CHIP-seq 的異同：CHIP-seq如上所述，是一種常見的用來發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的方法，但是，它有很強(qiáng)的局限性，例如：它很強(qiáng)地依賴于抗體的質(zhì)量，并且對發(fā)現(xiàn)低表達(dá)的蛋白有挑戰(zhàn)。雖然ATAC-seq 可以更簡單地來注釋跨越許多生物體和細(xì)胞類型的全基因組調(diào)控元素。但是如果沒有對TFs序列特異性的全面了解，所識(shí)別區(qū)域的靶向TFs就無法被輕易地驗(yàn)證。DAP-seq 可以用來揭示基因組范圍內(nèi)所有調(diào)控元件的特征。

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