Cell Res：同济大学高绍荣/刘晓雨等团队合作开发DeChIC-seq

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Cell Res：同济大学高绍荣/刘晓雨等团队合作开发DeChIC-seq，实现单细胞水平组蛋白修饰与转录因子结合图谱绘制
6 I) }6 F( I; {2 M3 }9 g1.        DeChIC-seq
  I- H' s% f4 g* f( o- k2.        碱基转换信号. s' @: P0 d- H: M# i% j
3.        转录因子
% k1 E* t7 o' ?; Y; e3 f8 I来源：iNature 2026-07-17 12:41% I, P8 z) e' m- e" @: M
研究开发了基于双链DNA脱氨酶DddA介导染色质免疫转换的蛋白质-DNA相互作用检测技术—DeChIC-seq，实现在单细胞及极低起始量样本中对组蛋白修饰、染色质相关蛋白及转录因子结合的全基因组检测。
0 n  D$ b; `. @2 K, T/ R转录因子与染色质的动态互作是细胞类型特异性基因调控和命运决定的核心机制。尽管单细胞表观基因组技术近年来快速发展，如何在单个细胞及极低起始量样本中灵敏、可靠地检测转录因子结合，仍是该领域的重要技术难题。
3 k' n6 b0 J1 n, k2026年7月13日，同济大学高绍荣、刘晓雨、王晨飞和张家民研究团队在 Cell Research 在线发表题为 Genome-wide profiling of histone modifications and transcription factor binding at single-cell resolution by DeChIC-seq 的研究论文。
9 U+ Z* F4 _( ^" u/ v; d该研究开发了基于双链DNA脱氨酶DddA介导染色质免疫转换的蛋白质-DNA相互作用检测技术—DeChIC-seq（DNA Deaminase-based Chromatin Immuno-Conversion sequencing），并进一步拓展至单细胞版本的scDeChIC-seq，实现了在单细胞及极低起始量样本中对组蛋白修饰、染色质相关蛋白及转录因子结合的全基因组检测。/ G7 Q  W& o. C5 C+ k1 m' M% B
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DeChIC-seq将蛋白质-DNA相互作用转化为DNA碱基转换信号0 x9 Z! k3 Z7 h3 p! s* Z
现有的ChIP-seq、CUT&RUN和CUT&Tag等技术通常通过富集、酶切或转座标记目标蛋白结合区域附近的DNA片段，绘制蛋白质-DNA互作图谱。然而，转录因子结合位点通常较为稀疏，在单细胞条件下，有限的目标片段容易在实验过程中损失，进而限制检测灵敏度。% `6 {, m9 u; D0 h; K
不同于依赖目标片段富集或切割的传统方法，DeChIC-seq利用双链DNA脱氨酶DddA与Protein A（pA）的融合蛋白，在特异性抗体的介导下定位至目标蛋白的染色质结合区域，并诱导邻近DNA序列发生靶标依赖的C-to-U碱基转换，后续在测序过程中被读取为C-to-T信号，从而通过DNA序列变化记录目标蛋白的染色质结合事件（图1）。
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图1：DeChIC-seq的原理与技术流程
7 k/ V1 W  [, x1 wDeChIC-seq实现组蛋白修饰与蛋白质-DNA互作的灵敏检测
3 ]# [7 @0 H8 i6 D, j  C( v; A研究团队在小鼠胚胎成纤维细胞和胚胎干细胞中对DeChIC-seq进行了系统验证。结果显示，该方法能够准确绘制H3K4me3、H3K4me1、H3K9ac和H3K27ac等多种组蛋白修饰，也可用于检测CTCF、RAD21和Pol II等染色质结合蛋白，其信号分布图谱与ChIP-seq和CUT&Tag结果具有较高一致性。
+ I# u3 u' j3 m  K% x% {细胞混合实验进一步表明，DeChIC-seq信号能够随不同细胞类型的比例近似线性变化，显示出进行跨样本相对定量分析的潜力。1 ]+ @' E# k3 I/ A. }+ @( m
scDeChIC-seq解析早期胚胎中的染色质异质性与转录因子调控
2 x- t* e6 R' V9 \$ V7 G2 U) S在此基础上，研究团队将DeChIC-seq与单细胞全基因组扩增结合，建立了scDeChIC-seq。该方法可在单个细胞中获得约万个H3K4me3或CTCF特异性峰，合并少量细胞后即可重建接近群体水平的染色质图谱，尤其适用于稀有细胞和极低起始量样本。
! l$ p3 L5 i# p  b! f( p4 o6 H研究团队应用scDeChIC-seq技术，系统刻画了小鼠早期胚胎发育中H3K4me3、CTCF及RAD21的染色质结合谱，阐明了谱系特异性染色质重塑的分子机制。该工作还突破了传统Bulk测序的技术瓶颈，精准还原了早期胚胎中broad H3K4me3与ncH3K4me3结构域的真实信号分布，从而深刻阐释了此类非经典表观遗传结构域的生物学本质，为理解早期发育中的基因表达调控提供了新的视角。7 q: N7 I" {! V( |+ ]# ^+ Z# h  c9 ?$ x
此外，scDeChIC-seq还可在极少量胚胎细胞中检测NR5A2、TFAP2C和KLF5等关键转录因子的结合，并解析Obox缺失后NR5A2结合信息的变化，显示出该方法研究稀有胚胎样本中染色质状态与转录因子调控的能力（图2）。
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图2：scDeChIC-seq检测早期胚胎中关键转录因子的结合位点
/ G9 s& Z' i5 j& B" |  t总结与展望
3 g: ~! i$ C7 w# `( Q. g# H: \DeChIC-seq通过双链DNA脱氨酶DddA引导靶标特异性的DNA碱基转换，将蛋白质-DNA互作信息转化为可扩增、可测序的碱基转换信号。该方法不依赖目标片段富集，能够保留全基因组背景，并兼容组蛋白修饰、染色质结构蛋白和转录因子检测，尤其适用于单细胞、早期胚胎及其他极低起始量样本中稀疏蛋白结合事件的分析。
/ ?1 _9 z0 k8 h4 ?- N9 V近期发表于 Cell 的D&D-seq也采用了相似的分子记录理念，利用split DddAtox记录蛋白质-DNA互作。两项工作共同提示，以DNA作为蛋白质-DNA互作的分子记录介质，正在成为单细胞表观基因组技术的重要发展方向。在这一新技术框架下，DeChIC-seq凭借广泛的靶标兼容性、全基因组背景保留能力及对极低起始量样本的适用性，为解析稀有细胞和早期发育过程中的染色质调控提供了新的工具。
, ?! w- a$ n$ _1 `1 {! s同济大学生命科学与技术学院博士生师知非、陈西洋为论文共同第一作者，刘晓雨教授、高绍荣教授、王晨飞教授和张家民教授为共同通讯作者。该研究得到了同济大学生命科学与技术学院、上海市第一妇婴保健院、上海市同济医院及上海梧桐岛生命科学研究院等单位的支持。/ S! U+ N$ t9 s2 b
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41422-026-01275-z
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