技术简介

CUT&Tag(Cleavage Under Targets and Tagmentation)是新兴的蛋白质-DNA互作关系研究的技术,与传统的ChIP-Seq研究方法相比,该技术无需交联、超声打断、末端修复和接头连接等操作,因此具有所需样本量少、实验周期更快、信噪比高和可重复性好等优势,甚至可用于单细胞水平测序,尤其适用于早期胚胎发育、干细胞、肿瘤以及表观遗传学等研究领域。CUT&Tag有望将蛋白质-DNA互作的研究变成一种类似PCR反应的常规操作,对基因调控、表观遗传等领域的研究具有革命性的意义。

产品优势

√起始量低:所需要细胞数100-100,000个细胞,甚至可以做单细胞水平研究;
√流程简单:无需甲醛交联、超声打断、免疫共沉淀,末端补平,加A和接头;
√特异性强:更高的信噪比和更低的背景;
√性价比高:所需测序深度少;
√重复性好:实验重复结果一致性好。

实验步骤和流程图

1.实验步骤

1)ConA磁珠结合细胞;
2)一抗孵育;
3)二抗孵育;
4)pA/G-Tn5孵育;
5)片段化;
6)DNA纯化;
7)PCR扩增。

2. 流程图

案例解析

图a中显示的是第7号染色体上一段染色质片段,分别用ChIP-seq、CUT&RUN 和CUT&Tag三种方法得到的蛋白与染色质结合峰图。当三种方法的数据量都设置为8M Reads时,三者得到的染色体pattern相似,但是ChIP-seq的背景噪声非常高,增加数据量到50M Reads时,才能达到类似的峰图,因此ChIP-seq需要更大的测序深度才能达到去背景噪音的结果。相反,Cut&RUN和Cut&Tag均具有极低的背景噪声水平,其中Cut&Tag的背景噪音最低。

图b是三种方法对H3K4me1数据分析结果进行分层聚类相关矩阵分析,结果显示CUT&Tag重复样本的数据有高度的相似性,说明了CUT&Tag的可重复性高。

研究者将CUT&Tag方法调整为可扩展的基于纳米孔和基于液滴的单细胞平台,以描绘复杂组织中的单细胞(scCUT&Tag)以及人类胚胎干细胞分化过程中的组蛋白H3 Lys27三甲基化(H3K27me3)景观,作为染色质可及性的正交方法来鉴定细胞状态。研究显示H3K27me3的scCUT&Tag分析可区分人血中的细胞类型,并允许从异质组织生成特定细胞类型的PcG景观,并对治疗前后脑肿瘤患者的H3K27me3进行了分析,鉴定了肿瘤微环境中的细胞类型以及主要样品和治疗后PcG活性的异质性。

 

参考文献:

【1】Kaya-Okur H S, Wu S J, Codomo C A, et al. CUT&Tag for efficient epigenomic profiling of small samples and single cells[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1930.

【2】Wu S J, Furlan S N, Mihalas A B, et al. Single-cell CUT&Tag analysis of chromatin modifications in differentiation and tumor progression[J]. Nature biotechnology, 2021, 39(7): 819-824.