染色質(zhì)構(gòu)象捕獲(Chromatin Conformation Capture, 3C)技術(shù)是研究基因組三維空間結(jié)構(gòu)的重要工具,其衍生技術(shù)使得在單細(xì)胞或微量細(xì)胞水平解析染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)成為可能。近年來(lái),微量細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)(如single-cell Hi-C、DNase Hi-C、Low-input Hi-C等)在細(xì)胞技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域取得顯著進(jìn)展。這些技術(shù)通過(guò)優(yōu)化細(xì)胞裂解、酶切、連接和建庫(kù)步驟,實(shí)現(xiàn)在數(shù)百至數(shù)千個(gè)細(xì)胞中高效捕獲染色質(zhì)相互作用,突破了傳統(tǒng)技術(shù)需要大量細(xì)胞的限制。
在小鼠造血譜系研究中,微量細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值。造血系統(tǒng)包含多能干細(xì)胞、祖細(xì)胞及各類成熟血細(xì)胞,其分化過(guò)程伴隨染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)重組。通過(guò)該技術(shù),研究人員能夠:1)揭示造血干細(xì)胞向紅系、髓系、淋系分化過(guò)程中拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域(TADs)和染色質(zhì)環(huán)的重新配置;2)發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子(如GATA1、PU.1)在三維基因組架構(gòu)調(diào)控中的作用機(jī)制;3)解析造血異常疾病(如白血病)中染色質(zhì)空間組織的病理改變。
實(shí)際應(yīng)用中,該技術(shù)結(jié)合小鼠模型和細(xì)胞分選技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)稀有造血祖細(xì)胞(如LT-HSC、MPP)的特異性分析。例如,通過(guò)比較正常與突變型小鼠的造血細(xì)胞,研究人員發(fā)現(xiàn)了與造血分化相關(guān)的增強(qiáng)子-啟動(dòng)子互作網(wǎng)絡(luò),為理解造血發(fā)育的表觀遺傳調(diào)控提供了新視角。
盡管微量細(xì)胞染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)仍面臨信噪比低、數(shù)據(jù)復(fù)雜性高等挑戰(zhàn),但其在解析細(xì)胞異質(zhì)性、追蹤發(fā)育動(dòng)態(tài)過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)日益凸顯。隨著單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)的整合與計(jì)算方法的發(fā)展,該技術(shù)有望在造血譜系研究及其他生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用,推動(dòng)細(xì)胞技術(shù)研發(fā)邁向新的高度。