Nature Commus: PippinHT助力UMI-ATAC-seq 技术，提高开放染色质的检测灵敏度

ATAC-seq测序技术简介

通过转座酶获取开放染色质信息的测序技术，英文全称为Assay for Transposase Accessible Chromatin using sequencing。ATAC-seq测序技术的常规流程大致是，细胞或组织样本在核质分离后，将细胞核单独收集在一起，然后通过转座酶对核内的染色质进行打断（转座酶可以将自身结合的一段序列随机插入到基因组中）。紧密包裹的染色质DNA不会被转座酶打断，而开放区域的染色质DNA会被转座酶随机插入并打断。将这些打断后的DNA收集在一起进行后续的建库、测序和分析，即可得到开放染色质的信息（见Fig.1）。开放性染色质是指某个时间点同时进行转录的DNA区域，也被称为可及性染色质。

Fig.1  ATAC-seq技术示意图

传统ATAC-Seq测序技术的不足之处在于，由于存在PCR扩增步骤，使用标准的ATAC-seq流程无法从PCR扩增产生的PCR duplicates（NGS中由于PCR bias而产生的重复reads被称作duplicates，它是正常测序过程中伴随的一种冗余的误测序产物，由于这些重复序列并不能带来额外信息，相反会影响变异检测结果的准确性，因此下游生信分析中需要去除这些重复序列）中准确地识别出独立产生的相同Tn5插入。

改良的UMI-ATAC-seq测序技术

2020年11月份发表在Nature子刊《Communications Biology》上的一篇文章中，来自中国华中农业大学的科研工作者提出对标准的ATAC-seq技术进行改良，将带有标准TruSeq测序接头的独特分子标签（Unique Molecular Identifiers ，简称UMI）添加至标准的ATAC-seq流程中，即UMI-ATAC-seq测序技术（见Fig.2）。 具有相同UMI标签的完全相同的DNA片段是由同一来源模板经过PCR扩增产生的，而带有不同UMI标签的完全相同的DNA片段则可能来自不同的细胞或基因组。因此该技术通过引入独特的分子标签UMIs，能够从PCR duplicates中准确地识别出独立产生（不同细胞/基因组来源的）的但是序列一致的 Tn5插入reads。他们随后证明了UMI-ATAC-seq技术能够更加准确地量化染色质的可及性/开放性，并提高了转录本的识别灵敏度。该文章指出，UMI-ATAC-seq对比标准的ATAC-seq技术，可以保留并识别出约20%被误判为PCR duplicates的有用 reads，避免了有效信息的丢失。其中，文库制备过程中的PCR扩增产物，通过PippinHT实现180-600bp的片段选择，继而使用TruSeq测序引物，在illumina测序平台进行测序分析。

Fig2：The workflow of UMI-ATAC-seq

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原文链接：

https://www.nature.com/articles/s42003-020-01403-4

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