在小鼠的原腸胚中，精確的表觀基因組和轉錄組指令引導多能幹細胞分化為三個主要胚層（內胚層，中胚層和外胚層）的細胞，從而有助於脊椎動物「身體計畫」的構建。雖然我們對計畫中這個發展階段的轉錄部分有乙個大致的了解,但我們仍然缺乏相關認識。比如表觀遺傳的改變是如何以及何時決定基因的表達或抑制？又是如何決定細胞自主選擇和「動物體計畫」的建立？
為了充分探索這些生物指令，需要通過對極其微量的細胞進行多層次的分析。來自babraham研究所、embl歐洲生物資訊學研究所、cruk劍橋研究所和wellcome-mrc劍橋大學幹細胞研究所的研究人員（由oliver stegle, john c. marioni, and wolf reik領導的夢之隊）最近承擔了這項發生在小鼠原腸胚中的艱鉅任務。
argelaguet和他的同事們使用單細胞核小體組、甲基化組小體和轉錄組測序（scnmt-seq）對從小鼠胚胎中分離出的一千多個單細胞進行了分析，這些細胞退出多能狀態並形成特定胚層。為了幫助將表觀遺傳「指令」與轉錄譜和隨後的細胞自主選擇聯絡起來，作者還使用了多組學因子分析（multi-omics factor analysis mofa），該方法將來自rna測序的基因表達資料與來自dna甲基化和染色質可及性分析的調控元件資料整合在一起，然後進行無監督的降維（unsupervised dimensionality reduction），通過少量的推斷因子捕獲細胞到細胞變異的整體變化**。
那麼，這一套細緻縝密的關於形成小鼠，甚至是人體最佳「身體」計畫的表觀遺傳指令研究，到底告訴了我們什麼？
在發育過程中，細胞逐漸失去多能性，這是由胚胎及胚外組織從甲基化和染色質開放區域逐漸減少這些抑制性表觀遺傳所驅動的。
在被評估的5000個基因中，分別有125個和52個基因的表達與啟動子dna甲基化和染色質可及性顯著相關，主要包括受抑制的早期多能性和生殖細胞標記。
有趣的是，只有少數上調的基因在啟動子序列上表現出表觀遺傳的改變，這暗示了其他調控元件的參與。
隨後利用mofa對胚層表觀基因組進行鑑定，一旦細胞退出多能狀態，早期的胚胎細胞在增強子區域表觀遺傳化，自主向外胚層發育，這一發現代表乙個預設分化途徑的存在（如許多多能幹細胞中觀察到的）。
mofa將中胚層和內胚層dna甲基化改變的過程中基因表達的增加（由10-11易位（tet）介導的去甲基化驅動）和沿譜系特異性增強子處染色質可及性的增加聯絡起來。
這些增強子相關的表觀遺傳變化驅動中胚層和內胚層轉錄特有變化，從而使得細胞脫離預設分化為外胚層的途徑。
總的來說，作者通過分級或不對稱的表觀遺傳模型為原腸胚形成過程中胚層表觀遺傳基因組的定義提供了證據;在增強子元件上的胚層特異性表觀遺傳學改變為細胞自主選擇、不同胚層的出現和脊椎動物體的形成提供了指導。
共同第一作者史蒂芬j.克拉克（stephen j.clark）說：「通過分析事件的時間軸，我們發現三個原腸胚層的多樣化主要是由影響胚層特異性增強子的表觀遺傳事件所驅動的。我們發現，儘管這三種細胞型別在相似的時間出現，但是外胚層表觀基因組的構建在發育過程中比其他兩種早得多。」
共同作者wolf reik表示，「我們的發現發展了我們對表觀基因組在不同發育階段決定細胞自主選擇作用的認識，這對幹細胞生物學和醫學具有重要意義。很高興看到多學科研究界在這個專案中聚集到一起，分享他們努力的成果。」
參考文獻：argelaguet r, clark sj, mohammed h, et al. multi-omics profiling of mouse gastrulation at single-cell resolution. nature. 2019;576(7787):487–491. doi:10.1038/s41586-019-1825-8
附 易基因動物發育重程式設計單細胞多組學科研技術服務
流程一：用溫和的細胞裂解液裂解單個細胞後，離心裂解產物。將上清液轉移到新的管子中並以smart-seq2方法做轉錄組測序分析; 下方細胞核沉澱則用於以隨機引物擴增方法進行全基因組甲基化測序分析。
單細胞平行甲基化組和轉錄組測序技術文庫構建流程（如下圖）
流程二：利用單細胞平台捕獲單個細胞後，裂解細胞並利用轉座酶攻擊開放狀態染色質區域，催化轉座子結合到基因組上，然後利用 edta解離釋放轉座酶並用mgcl2猝滅edta，延伸並補齊轉座片段的末端缺口。qpcr定量轉座片段後，從icf上蒐集單細胞atac文庫， 用含有雙端barcode的引物進行pcr擴增以獲得完整的atac文庫，最後將混合文庫進行高通量測序分析。
單細胞染色質開放結構 atac-seq測序技術文 庫構建流程（如下圖）
單例模式簡述
單例模式的要點有三個 一是某個類只能有乙個例項 二是它必須自行建立這個例項 三是它必須自行向整個系統提供這個例項。單例模式常用實現方式一 package singleton public class singleton1 public singleton1 getinstance return si...
簡述單例模式
1.生成私有的靜態的該類物件 2.構造方法私有化 3.建立乙個公開的靜態的例項化物件public class test 3.公開例項化物件 public static test getinstance return t 1.建立私有的靜態的該類物件 2.私有化構造方法 3.生成公開的靜態的例項化物件...
python單例設計模式簡述
讓我們來看下他的實現原理是什麼 首先我們要明白物件是如何建立的,我們之所以可以通過類來建立物件是使用了object 的 new 方法,我們只需要重寫下 new 方法就可以實現該功能 如下 class will object 設定類屬性預設為空,用來儲存建立物件的引用位址 instance none ...