‎单细胞多组学技术突破CHARM与scHiCAR实现多维度并行解析

全文概要
《自然》系列期刊 9 月号集中展示了单细胞多组学测序技术的最新进展。其中，CHARM 实现了单细胞尺度上基因组构象、染色质可及性、组蛋白修饰与基因表达"四组学"的同时检测，scHiCAR 则实现了基因表达、染色质可及性与三维基因组结构"三模态"的并行分析。这些技术突破使研究者得以在同一颗细胞内同时刻画多个分子层面的信息，为解析细胞异质性、发育分化与疾病机制提供了前所未有的工具。

1. 单细胞测序正从"单层"走向"多层"

单细胞测序技术自问世以来，先后实现了对转录组、染色质可及性、表观遗传修饰等单一分子层面的解析。然而细胞的状态由多个相互关联的分子层次共同决定，仅测量单一层次往往会丢失关键信息。CHARM（单细胞四组学）的问世标志着这一领域的质变：它能够在同一单细胞内同时检测基因组构象、染色质可及性、组蛋白修饰与基因表达四个维度，将原本需要多次独立实验才能获得的信息融合进一次检测之中。

2. 技术原理与实现路径

CHARM 通过精巧的实验设计，将高通量染色质构象捕获（Hi-C 类）、转座酶可及性检测（ATAC 类）、组蛋白修饰抗体富集与 RNA 测序整合到统一的单细胞流程中，从而在单细胞分辨率下还原"DNA 如何折叠、哪些区域开放、哪些组蛋白被修饰、哪些基因在表达"的全景。与之互补的 scHiCAR 技术，则专注于同时刻画基因表达、染色质可及性与三维基因组组织这三类关键信息，以更聚焦的方式服务于染色质结构与转录调控的关联研究。

3. 对医学科研的实用价值

这些多模态单细胞技术对医学科研工作者具有直接的实操意义。在肿瘤研究中，可借此解析肿瘤细胞亚群的表观调控异质性与耐药演变；在发育与再生医学中，可追踪细胞命运决定的分子轨迹；在神经科学中，可刻画复杂脑区细胞类型的多维特征。对组学与生信研究者而言，掌握这类多组学数据的整合分析流程——包括多模态降维、跨层次关联建模与细胞类型注释——将成为提升研究深度与竞争力的关键能力。可以预见，随着技术成熟与成本下降，单细胞多组学将从少数前沿实验室走向更广泛的应用场景。

来源：《自然》（Nature）系列期刊 9 月号；Nature Reviews Genetics 相关栏目

---

---

声明：本文资讯来源于公开报道及学术期刊，仅作行业信息传播，不构成临床用药建议。转载需注明来源。