撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

基因表達(dá)由轉(zhuǎn)錄因子（TF）調(diào)控，而這些轉(zhuǎn)錄因子在基因組上的結(jié)合受到染色質(zhì)可及性和組蛋白修飾的影響。然而，在單細(xì)胞水平上解析這些 DNA-蛋白質(zhì)相互作用，尤其是那些親和力較弱或瞬時(shí)性的相互作用，在技術(shù)上仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

2026 年 6 月 4 日，威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院Ivan Raimondi、Dan A.Landau作為共同通訊作者（Chi Wei-Yu為論文第一作者），在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為：Single-cell mapping of regulatory DNA-protein interactions 的研究論文。

該研究開發(fā)了一種名為“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）的新技術(shù)，將納米抗體與胞嘧啶堿基編輯器（CBE）結(jié)合，通過在蛋白質(zhì)結(jié)合的基因組位點(diǎn)上靶向?qū)崿F(xiàn)胞嘧啶到尿嘧啶的堿基編輯（C→U），能夠檢測弱或瞬時(shí)的 DNA-蛋白質(zhì)結(jié)合。

D&D-seq技術(shù)可與標(biāo)準(zhǔn)的單細(xì)胞多組學(xué)工作流程兼容，從而實(shí)現(xiàn)了在單細(xì)胞水平繪制調(diào)控基因活性的轉(zhuǎn)錄因子及其他調(diào)控蛋白的 DNA 結(jié)合位點(diǎn)。該技術(shù)克服了當(dāng)前蛋白質(zhì)-DNA 相互作用圖譜技術(shù)的關(guān)鍵缺陷，成為首個(gè)可輕松整合到高通量、單細(xì)胞“多組學(xué)”分析流程中的同類技術(shù)。

由染色質(zhì)結(jié)合因子（包括轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)重塑因子）調(diào)控的基因表達(dá)程序，是維持細(xì)胞身份、執(zhí)行細(xì)胞功能以及響應(yīng)環(huán)境刺激的基礎(chǔ)。這些DNA-蛋白質(zhì)相互作用通過表觀遺傳特征引導(dǎo)，從而建立特定的染色質(zhì)景觀，調(diào)控特定因子的結(jié)合，根據(jù)細(xì)胞需求塑造功能性基因組。

傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)圖譜技術(shù)，例如 ChIP-seq 或 CUT&RUN，難以輕松整合到高通量單細(xì)胞分析流程中，因此其應(yīng)用局限于整體樣本分析，或僅能對(duì)與染色質(zhì)相互作用最強(qiáng)的因子進(jìn)行單細(xì)胞分析。目前，原代樣本中轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的單細(xì)胞分析主要依賴于下游靶基因表達(dá)水平的推斷方法，或基于 ATAC-seq 峰的基序分析，但要準(zhǔn)確識(shí)別特定的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，仍需要更直接的方法。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）技術(shù)，將催化 C to U 的堿基編輯脫氨酶 DddA 與靶向抗體標(biāo)記的 DNA 結(jié)合蛋白的二聚體納米抗體融合，用于在低輸入樣本或原代樣本的單細(xì)胞中繪制 DNA-蛋白質(zhì)相互作用圖譜。

研究團(tuán)隊(duì)證明，D&D-seq 能夠在多種細(xì)胞類型和條件下，繪制轉(zhuǎn)錄因子及其他調(diào)控蛋白（例如染色質(zhì)重塑蛋白）的結(jié)合位點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)，發(fā)現(xiàn)與野生型細(xì)胞相比，原發(fā)性 IDH2 基因突變（常見于白血病）的 T 細(xì)胞中的 CTCF 結(jié)合受到破壞。由于 D&D-seq 具備單細(xì)胞分辨率，因此能夠揭示在群體水平實(shí)驗(yàn)中常被掩蓋的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)異質(zhì)性。

重要的是，D&D-seq 技術(shù)與平臺(tái)無關(guān)，其可整合到標(biāo)準(zhǔn)的單細(xì)胞多組學(xué)工作流程中，包括 ATAC-seq、scATAC-seq 和全基因組測序（WGS）。這種兼容性使研究人員能夠在同一細(xì)胞內(nèi)將 DNA-蛋白質(zhì)相互作用圖譜與染色質(zhì)可及性、基因表達(dá)以及基因組變異進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

隨著轉(zhuǎn)錄因子及其他調(diào)控蛋白作為治療靶點(diǎn)的重要性日益凸顯，揭示這些因子在患者來源細(xì)胞中行為的工具將變得至關(guān)重要。D&D-seq 為“調(diào)控組”（Regulome）打開了新的窗口，能夠捕捉到驅(qū)動(dòng)細(xì)胞身份和疾病發(fā)生的細(xì)微而短暫的相互作用，從而提供了一種以單細(xì)胞分辨率監(jiān)測突變、藥物或人工干預(yù)如何重塑調(diào)控景觀的方法。

研究團(tuán)隊(duì)表示，我們正進(jìn)入一個(gè)醫(yī)學(xué)新時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代，轉(zhuǎn)錄因子及其他基因活性調(diào)控因子將越來越多地成為治療靶點(diǎn)，而 D&D-seq 技術(shù)有望在開發(fā)和評(píng)估此類療法中發(fā)揮重要作用。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00573-8