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高通量数据个性化解读专家:博奥晶典项目规划师向您报道!

2023-05-26 10:49 作者:博奥晶典科研服务  | 我要投稿

单细胞测序技术正在飞速发展,其相关研究也受到了许多高分文章的青睐,单细胞测序文章已成为生物信息分析十分火热的领域之一,进入更受杂志欢迎的文章类别名单。但研究者仍面临以下挑战:

1、如何结合科学问题从浩如烟海的单细胞测序数据中抽丝剥茧找到关键发现

2、如何在单细胞测序展开严谨深入的后续实验对发现的结果进行验证

实际上,高通量测序技术的发展一方面为科研工作者提供了新的工具,另一方面也提出了挑战:如何对高通量测序数据进行课题个性化的解读挖掘和判断。一般来说,科研服务公司的测序报告是流程化且固定的而每个课题所研究的科学问题则是不同的,那么这种矛盾如何解决呢?

无须担心,就是现在!博奥晶典经过长时间的经验积累和层层筛选,成功组建了一支项目规划师团队,为广大科研工作者提供一站式课题规划数据解读服务,助您解决以上难题!

项目规划师不仅具有过硬的领域内研究背景,可以进行科学问题的单细胞测序策略规划、实验样本选择、高通量数据下机后的课题个性化解读、挖掘和判断,还具有高水平的生物信息学分析能力,可以将您的个性化生物学研究需求,顺利转化为生物信息分析语言,或结合已发表文章规划课题个性化分析、对个性化分析需求进行研发,提供到最终发表文章的全套服务。为您省时又省心,实现直接对接专业人员,流畅进行个性化分析和思路探讨,为您的单细胞探索之路保驾护航。

具体服务内容展示

目前团队已在肺癌、卵巢癌、宫颈癌等多类癌种、人蜕膜免疫微环境、人脑神经、COVID-19 外周血单核细胞等方面积累丰富的项目经验,涵盖人肺泡灌洗液、肿瘤组织、腹水、外周血,小鼠组织等多类型样品,并主要可以解决两类需求:

1:课题全套设计与规划:

2:定制个性化分析条目:

在提供上述全套设计与规划服务的过程中,团队凭借丰富的经验与强劲的生信分析能力,已开发多种高级分析条目,也可以根据现有文章中的个性化分析做专属研发,具体可分为以下应用:
ScRNA-seq 联合 ScATAC-seq:

1)细胞异质性及稀有细胞群体的鉴定

图1 特殊细胞亚群鉴定[1]

2)细胞谱系及发育轨迹追踪

图2 细胞谱系追踪[2]

3)基因调控网络及生物标志物研究

图3 细胞分化过程中的核心 TF 挖掘[3]

4)治疗干预反应及药物开发

图4 疾病预后相关细胞群揭示[4]

5)染色质开放区域图谱绘制

图5 染色质可及性探索[5]

ScRNA-seq联合ST(空间转录组)

1)单细胞分辨率下器官发育时空转录图谱

图6 ScRNA-seq 联合 ST 描绘人类肠道发育图谱[6]

2)揭示特定细胞群体及基因在空间区域的富集,探索疾病复杂性

图7 ScRNA-seq 联合 ST 探索与疾病相关的细胞群体及调控途径[7]

3)阐明肿瘤微环境和异质性,了解细胞状态转换调控机理

图8 ScRNA-seq 联合 ST 分析肿瘤微环境浸润细胞间的相互作用[8]

经过以上分析研究策略,一篇文章的雏形已初步展现,再辅以最合适的新兴分析算法,让文章如虎添翼,下面就通过一篇案例为您具体介绍~

案例文章:单细胞分辨率下有丝分裂染色质可及性的动态调控图谱

Dynamics and regulation of mitotic chromatin accessibility bookmarking at single-cell resolution(Sci Adv. 2023,IF:14.972)

文章简介:利用单细胞 ATAC-seq 等技术揭示了染色质可及性在细胞进入有丝分裂期后持续降低并在中期之后开始增加的动态变化,识别了在快速激活基因附近保留可及性的 2249 个染色质开放位点,提出了转录因子动态结合染色质的层次模型,并鉴定了调控基因重激活的关键转录因子 NF-YA,为有丝分裂后的基因重激活提供了转录调控方面的解释

特色生信分析方法:

1. 利用单细胞 ATAC-seq 技术研究来自有丝分裂不同时期的 6,538 个 L02 胎肝细胞,但单细胞染色质可及性测序数据大多维度多拷贝数低数据矩阵稀疏,因此团队人员决定运用一款新的数据分析算法 APEC,相比于其他算法,APEC 具有分群准确性高,速度快,耗费系统资源少等优势,最终顺利鉴定 30671 个可访问的 peak。
2. 接下来进行拟时序分析,以期揭示染色质可及性的动态变化。目前最为人熟知的轨迹分析算法是 monocle 系列,但由于数据集之间各有差异,单一的分析方法并不能满足所有数据需求,因此决定利用新的分析方法 Slingshot其可以更加灵活地进行多种数据标准化、降维和聚类,最终成功利用拟时间轨迹构建染色质可行性的动态图谱,并发现 7% 的染色质区域在该过程中始终保持活跃状态,将其定义为书签区域(bookmarked regions)。

图9 scATAC-seq 构建有丝分裂染色质可及性景观

3. 接下来利用 Bulk-ATAC-seq 数据分析验证以上发现,在进行富集峰注释时,同样是引用 human hg38 数据集,如果注释库版本不同,虽然基因组序列不变,但是注释库更新频繁,有的基因会更新坐标,有的基因会添加新的转录本,有的基因会从非编码基因变成编码基因,因此注释结果也会有差异,给我们注释工作带来了巨大困难。经过多款注释软件比对,最终选用 GREAT 软件进行富集 peak 注释,探索“书签”区域潜在生物学功能。

以上方法成功发现书签区域是多种细胞类型共有的表观遗传特征,其主要位于基因启动子区域,并且染色质状态的活跃程度与基因激活速率显著正相关,这些结果决定了管家基因在有丝分裂后首先被激活。

图10 scATAC-seq 分析染色质可及性“书签”动态

4. 接下来,通过转录因子结合染色质分析,利用 APEC 算法与集成的多种配置文件和功能模块,揭示转录因子结合染色质层次模型,发现 NF-YA 核转录因子;对于 NF-YA 核转录因子的功能研究,常规方法 ChIP-seq 具有时间长、操作难、起始细胞需求量大、背景噪音高、抗体特异性要求高等难点,故决定利用新兴的 DNA 蛋白互作技术 CUT&Tag其具有信噪比高,可重复性好,实验周期更快等优势,数据分析发现核转录因子 NF-YA 具有特定调控作用,靶向书签区域的转录因子 NF-YA 比细胞类型特异性转录因子更早地结合染色质,这种转录因子与染色质的动态相互作用决定了基因重激活的动态过程。
经过以上研究,作者揭示了核转录因子 NF-YA 是书签区域中最富集且最先结合染色质的关键转录因子,并通过干扰实验证明了NF-YA对于细胞退出有丝分裂后,染色质状态和基因转录重新激活的决定性作用。

图11 有丝分裂转录调控机制探索

让专业的单细胞生信分析团队,为您提供全套定制化的个性化生信解决方案。无论您是初次涉及单细胞测序领域,还是已在单细胞研究中深耕多年,我们的项目规划师都期待与您进行深度的实验设计探讨,围绕您的研究课题,结合过硬的领域内研究背景为您提供新视角,助您探索新发现!心动不如行动,赶快联系我们,了解更多详情吧~

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