哺乳动物基因组中98%的部分是非编码DNA,这些非编码DNA不仅是染色体三维结构的主要组成部分,而且含有大量的基因转录调控元件,如增强子和抑制子。 染色体三维结构和非编码调控元件的动态变化,调控着基因的多样性表达,进而产生生命体中各种细胞类型。 因此,发现并诠释这些非编码调控元件的基因调控功能是我们理解细胞多样性和表型复杂性的关键切入点。 BIOPIC LiLab利用单细胞多组学和基因组编辑等多种研究技术,研究细胞分化,器官形成,以及疾病发生等生物模型中的染色体构象和非编码调控元件的动态变化和功能。 基于调控元件与其靶基因在三维空间形成染色体环,我们将首先利用单细胞染色体构象捕获等技术研究转录调控元件与其靶向基因在不同细胞状态下的对应关系,构建基因与调控元件的连接网络。我们还将结合高通量的基因编辑技术在不同生物学状态下对非编码调控元件的功能进行测定,从而帮助我们理解和阐释非编码调控元件的基因调控分子机理。围绕这些问题,我们也将积极开发单细胞表观遗传组学和三维组学新技术,并探索新技术和非编码调控元件在人类发育、疾病、衰老等方向的应用。
任兵团队开发单细胞同时测序组蛋白修饰与基因表达新技术Paired-Tag
CUT&Tag技术可以用于小样本和单细胞的高效表观基因组分析
北大何爱彬团队发明全新技术利用全景单细胞组蛋白修饰实现胚胎发育谱系追踪 利用超解景观构建细胞命运决策的整体图谱
为了更好地了解基因调控机制,将来自相同细胞的转录谱以及染色质状态进行评估十分重要。目前类似 Paired-Tag 的单细胞多组学方法可以同时捕获单个细胞中的表观组及转录组信息,然而其无法实现极低的细胞通量,因此这也在一定程度上限制了胚胎等珍贵样本的组学研究,所以开发极低细胞通量下单细胞多组学的方法就变得特别重要。
我们实验室目前正在积极开发单细胞多组学技术,以期对发育过程及相关疾病的研究提供新的思路和方法。