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CHIP技术（chip技术的优势和局限性）

发布时间：2023-03-19 08:27:26 稿源：创意岭阅读： 97 问大家

大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于CHIP技术的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

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本文目录:

1、单细胞ChIP-seq技术（CoBATCH）
2、染色体免疫共沉淀（CHIP）的实验步骤
3、chip富集效率多少
4、ChIP-Seq, DAP-Seq与ATAC-Seq技术优势对比及选择

CHIP技术（chip技术的优势和局限性）

一、单细胞ChIP-seq技术（CoBATCH）

缺乏一种有效的，可推广的全基因组方法单细胞组蛋白修饰或染色质结合蛋白的定位方法。在这里，我们开发CoBATCH，组合条形码和目标染色质剪切，用于捕获单细胞全基因组的蛋白结合区域. 融合到Tn5转座酶的ProteinA通过特异性抗体富集到基因组区域，Tn5产生片段加上index，准备进行文库制备和测序。重要的是，这种方法不仅能在完整的组织中实现低细胞量的表观基因组图谱，而且还能在自然条件和交联条件下，对数万个单细胞的实验. CoBATCH在极低细胞量情况，每个细胞可以测到12000 条reads. 通过CoBATCH,对10个小鼠胚胎器官的内皮细胞谱系进行定位，可以有效地破译细胞群的表观遗传异质性和顺式调控机制。因此，不依赖专门的设备，CoBATCH可以广泛适用于单细胞水平蛋白质- dna相互作用.

单细胞测序技术目前被广泛用于研究发育与疾病相关细胞群体异质性和绘制细胞图谱。随着技术的发展，这项技术正逐渐将生命科学研究推进到新的维度。在单细胞表观组领域，虽然DNA甲基化测序、染色质构象捕获技术、染色质开放程度测序已经分别在2013年 (scRRBS)、2013年 (single cell Hi-C)、2015年 (scATAC-seq)实现了单细胞水平测序。研究基因表达调控与细胞命运决定的机制，最直接的证据是特定染色质区域与蛋白的相互作用，然而， 高效的单细胞染色质免疫共沉淀测序（scChIP-seq）技术尚未出现。

蛋白质和DNA相互作用的染色质免疫共沉淀技术（ChIP-seq）技术是研究表观遗传调控的一种重要手段，常规ChIP-seq技术需要使用超声打断交联的基因组片段，然后用特异性抗体富集含有目的蛋白结合的基因组片段，并将目的DNA片段纯化后，进行建库测序。这一系列操作使得ChIP-seq需要百万个细胞作为起始材料。为减少ChIP-seq技术对细胞数目的要求，近年来，一些适用于少量细胞起始的ChIP-seq技术被逐渐开发出来，包括MOWChIP，STAR-ChIP和ULI-NChIP等。虽然Drop-ChIP第一次实现了单细胞水平ChIP-seq，然而这一技术依赖特殊的微流控装置，并且每个细胞只能捕获到约800个DNA片段，这极大地限制了这项技术的推广应用。随后开发的scChIC-seq虽然实现了单细胞水平的解析，但是获得的单细胞数据的基因组比对率只有约6.1 %，大大增加了测序成本，且通量较低。另外，Cut&Tag需要依赖Takara ICELL8这一特殊装置。综上，目前还缺乏一种具有普适性，易操作，高质量的单细胞ChIP-seq技术。

本文 报道了一种新的具有普适性、易操作、高通量和高质量的单细胞ChIP-seq技术，将单细胞表观组学新技术的研究、普及和应用往前推进了一大步。 研究者把这一新型单细胞技术命名为 CoBATCH （combinatorial barcoding and targeted chromatinrelease）。这一单细胞技术不仅适用于各种组蛋白修饰，同时也能捕获DNA结合蛋白质在基因组上的结合信息。利用这一单细胞技术，研究者 首次解析了小鼠胚胎10个不同器官 （心脏、肝脏、肺、左脑、右脑、后脑、肾脏、皮肤、肌肉和小肠） 的内皮细胞谱系发育、分化和功能的异质性。

这些研究结果证明了CoBATCH可以解析不同器官来源的内皮细胞表观异质性以及顺式作用元件在发育过程中的动态变化，为理解器官功能特异的内皮细胞发育提供了重要线索。

简而言之， CoBATCH技术是第一个具有普适性、高质量、高通量的单细胞ChIP-seq方法，该技术将在单细胞水平上为解析细胞命运决定和功能异质性的表观遗传调控机制提供强有力的支持，并对研究器官发育和疾病发生过程具有重大的意义。

二、染色体免疫共沉淀（CHIP）的实验步骤

染色体免疫共沉淀（ChromatinImmunoprecipitation，ChIP）是基于体内分析发展起来的方法，也称结合位点分析法，在过去十年已经成为表观遗传信息研究的主要方法。这项技术帮助研究者判断在细胞核中基因组的某一特定位置会出现何种组蛋白修饰。ChIP不仅可以检测体内反式因子与DNA的动态作用，还可以用来研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的关系。近年来，这种技术得到不断的发展和完善。采用结合微阵列技术在染色体基因表达调控区域检查染色体活性，是深入分析癌症、心血管疾病以及中央神经系统紊乱等疾病的主要代谢通路的一种非常有效的工具。

它的原理是在保持组蛋白和DNA联合的同时，通过运用对应于一个特定组蛋白标记的生物抗体，染色质被切成很小的片断，并沉淀下来。IP是利用抗原蛋白质和抗体的特异性结合以及细菌蛋白质的“proreinA”特异性地结合到免疫球蛋白的FC片段的现象活用开发出来的方法。目前多用精制的proreinA预先结合固化在argarose的beads上，使之与含有抗原的溶液及抗体反应后，beads上的proreinA就能吸附抗原达到精制的目的。实验最需要注意点就是抗体的性质。抗体不同和抗原结合能力也不同，免染能结合未必能用在IP反应。建议仔细检查抗体的说明书。特别是多抗的特异性是问题。其次，要注意溶解抗原的缓冲液的性质。多数的抗原是细胞构成的蛋白，特别是骨架蛋白，缓冲液必须要使其溶解。为此，必须使用含有强界面活性剂的缓冲液，尽管它有可能影响一部分抗原抗体的结合。另一面，如用弱界面活性剂溶解细胞，就不能充分溶解细胞蛋白。即便溶解也产生与其它的蛋白结合的结果，抗原决定族被封闭，影响与抗体的结合，即使IP成功，也是很多蛋白与抗体共沉的悲惨结果。再次，为防止蛋白的分解，修饰，溶解抗原的缓冲液必须加蛋白每抑制剂，低温下进行实验。每次实验之前，首先考虑抗体/缓冲液的比例。抗体过少就不能检出抗原，过多则就不能沉降在beads上，残存在上清。缓冲剂太少则不能溶解抗原，过多则抗原被稀释。

三、chip富集效率多少

您好，Chip富集效率取决于所使用的技术和材料。一般来说，使用高质量的材料和技术可以提高Chip富集效率。例如，使用高灵敏度的探针可以提高Chip富集效率，而使用低灵敏度的探针则会降低Chip富集效率。此外，使用更高精度的技术，如质谱分析，也可以提高Chip富集效率。

四、ChIP-Seq, DAP-Seq与ATAC-Seq技术优势对比及选择

染色质免疫共沉淀Chromatin Immunoprecipitation, ChIP 技术是在活细胞状态下固定蛋白质－DNA复合物，并将其随机切断为一定长度范围内的染色质小片段，然后通过免疫学方法沉淀此复合体，特异性地富集目的蛋白结合的DNA的片段，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息。

该技术通过蛋白质与DNA互作来分析目标基因活性以及已知蛋白质的靶基因，被广泛应用于体内转录调控因子与靶基因启动子上特异核苷酸序列结合方面的研究。CHIP不仅可以检测体内反式因子与DNA的动态作用，还可以用来研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的关系。

chip-seq 的原理：将ChIP与第二代测序技术相结合的ChIP-Seq技术，能够高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段。其原理是：首先通过染色质免疫共沉淀技术（ChIP）特异性地富集目的蛋白结合的DNA的片段，并对其进行纯化与文库构建；然后对富集得到的DNA的片段段进行高通量测序。研究人员通过将获得的数百万条序列标签精确定位到基因组上，从而获得全基因组范围内与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段信息。

ATAC-seq:（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing）是用于研究染色质可及性（通常也理解为染色质的开放性）的方法，原理是通过转座酶Tn5容易结合在开放染色质的特性，然后对Tn5酶捕获到的DNA序列进行测序。

开放染色质的研究方法有ATAC-seq以及传统的DNase-Seq及FAIRE-seq等，ATAC-Seq由于所需细胞量少，实验简单，可以在全基因组范围内检测染色质的开放状态，目前已经成为研究染色质开放性的重要技术方法。

chip-seq 和ATAC-seq 的异同：

ATAC-Seq与ChIP-Seq的不同的是ATAC-Seq是全基因组范围内检测染色质的开放程度，可以得到全基因组范围内的蛋白质可能结合的位点信息，一般用于不知道特定的转录因子，用此方法与其他方法结合筛查感兴趣的特定调控因子；但是ChIP-Seq是明确知道感兴趣的转录因子是什么，根据感兴趣的转录因子设计抗体去做ChIP实验拉DNA，验证感兴趣的转录因子是否与DNA存在相互作用。ATAC-Seq、ChIP-Seq、Dnase-Seq、MNase-Seq、FAIRE-Seq整体的分析思路一致，找到富集区域，对富集区域进行功能分析。

DAP-seq(DNA affinity purification sequencing) 是一种高通量筛选TF结合位点的方法，用体外表达的TFs结合基因组DNA。 DAP-seq将蛋白质体外表达技术与高通量测序技术相结合，不需要针对每个转录因子制备特异性抗体，所以DAP-seq具有快速、高通量、节约时间成本等显著优势。

DAP-seq是研究非模式植物顺反组和表观组的有力技术，大大扩展和加深了科学家们研究的转录因子结合位点信息。它能够捕获全部转录结合位点，因此能获得完整的密码本。

DAP-seq 与 CHIP-seq 的异同：CHIP-seq如上所述，是一种常见的用来发现转录因子结合位点的方法，但是，它有很强的局限性，例如：它很强地依赖于抗体的质量，并且对发现低表达的蛋白有挑战。虽然ATAC-seq 可以更简单地来注释跨越许多生物体和细胞类型的全基因组调控元素。但是如果没有对TFs序列特异性的全面了解，所识别区域的靶向TFs就无法被轻易地验证。DAP-seq 可以用来揭示基因组范围内所有调控元件的特征。

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