空间测序技术目前已经成为了在组织样本中进行组学分析的最前沿利器，但是现有的空间组学技术基本局限于对转录组和蛋白组的研究。如何直接观察细胞在组织样品里的表观基因状态依然是重大挑战。

2022年初，美国耶鲁大学生物医学工程系的樊荣教授团队利用组织样本原位编码的方法，首次实现了特定组蛋白修饰的高空间分辨率的分析 （Spatial-CUT&Tag）。

Spatial-ATAC-seq利用微流控技术将组织进行空间二维编码，并与ATAC-seq技术进行结合，实现了全基因组尺度的染色质可及性分析。为了获得高信噪比的数据，研究人员对实验方案进行了多次改进。将优化以后的Spatial-ATAC-seq测序结果与scATAC-seq的数据进行比较，数据质量达到相同水平。

图1 Spatial-ATAC-seq总体设计和实验流程

研究人员利用Spatial-ATAC-seq对小鼠胚胎的空间染色质可及性进行了分析，成功分辨出了小鼠胚胎的主要器官。同时，将Spatial-ATAC-seq与单细胞数据进行整合，也实现了很好的匹配。

图2 小鼠胚胎器官发育的空间染色质可及性分析

利用Spatial-ATAC-seq技术，首次实现直接在人类扁桃体以高空间分辨率观察到特定的染色质可及性。通过拟时序分析，重构了B细胞激活过程中重要基因附近染色质可及性的时空变化。

图3 人类扁桃体组织空间染色质可及性分析

Spatial-ATAC-seq作为一项基于NGS的全新空间组学技术，实现了对于组织环境中表观遗传机制的全基因组图谱分析。Spatial-ATAC-seq可以用于探索不同疾病状态的表观遗传起源，开发针对表观遗传的药物，开辟一条全新的疾病治疗途径。樊荣团队目前正在开发更多的空间组学技术，包括将空间表观遗传分析技术、空间转录组和蛋白组等其他组学结合起来，以更加全面地研究基因调控的机制。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05094-1