微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法

文档序号:1794011 发布日期:2021-11-05 浏览:8次 >En<

阅读说明:本技术 微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法 (Method for constructing trace frozen tissue ATAC-seq sequencing library ) 是由 姜昊 邓昭敏 于 2021-07-06 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法,包括如下步骤:S1:进行研磨组织,制备细胞悬液并提取细胞核的步骤;S2:进行转座及纯化的步骤;S3:进行PCR富集,并构建文库及片段筛选的步骤;S4:进行文库质检的步骤。该微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法具有的优点如下:该方法可以很好地解决现有ATAC-seq技术对冷冻微量组织,尤其是冷冻的鳞状细胞癌微量组织并不适用的问题。(The invention provides a construction method of a trace frozen tissue ATAC-seq sequencing library, which comprises the following steps: s1: grinding the tissue, preparing cell suspension and extracting cell nucleus; s2: performing transposition and purification; s3: PCR enrichment is carried out, and a library is constructed and the fragment is screened; s4: and performing library quality inspection. The construction method of the trace frozen tissue ATAC-seq sequencing library has the following advantages: the method can well solve the problem that the existing ATAC-seq technology is not suitable for freezing the micro-tissues, especially the micro-tissues of the frozen squamous cell carcinoma.)

微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域,具体涉及微量冷冻组织样本ATAC-seq测序文库的构建方法。

背景技术

染色质转座酶可及性测序(assay for transposase-accessible chromatinwith high throughput sequencing,ATAC-seq)是基于高通量测序的染色质转座酶可接近性新技术。2013年首次发表于Nature Methods,由斯坦福大学William JGreenleaf课题组开发。原理是利用转座酶Tn5可切割开放染色质区域的特性,对Tn5酶捕获到的DNA序列进行测序。相比过往的染色质开放性研究技术,ATAC-seq样本需求量少、过程更为简便、效率更高,仅需两步就能从少量细胞中捕获染色质开放区域。这种方法可以同时获得“开放”染色质的位置,绘制全基因组染色质可及性图谱,预测转录因子结合位点,测定核小体的位置,还可被用于测定单个细胞中染色质的可及性,从而揭示细胞群体内的异质性。目前ATAC-seq已经成为遗传组学中研究染色质开放性的首选技术方法。在医学领域,ATAC-seq被应用于绘制人类肿瘤、自身免疫性疾病、代谢性疾病、退行性疾病等复杂疾病的染色质可及性图谱。探索基因调控的相互作用,揭示驱动疾病发生和发展的调控突变,推动复杂疾病在表观遗传平的研究。

现有ATAC-seq技术虽然弥补了过往技术的不足,但依然存在难题,如冷冻组织DNA提取效率低、微量样本(≤10mg)无法得到获得处于开放状态的DNA 序列,鳞癌建库难等。临床上,重要且微量的组织因没有足够的样本量而阻碍临床科学探索的案例比比皆是,如肿瘤异质性研究、肿瘤演化进程相关研究、流式等针对细胞亚群性研究、细胞分化等众多当前研究热点及难题。

综上所述,现有ATAC-seq技术对冷冻微量组织,尤其是冷冻的鳞状细胞癌微量组织并不适用。因此提出一种微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法,该微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求,本发明采取的技术方案是:提供一种微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法,该微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法包括如下步骤:

S1:进行研磨组织,制备细胞悬液并提取细胞核的步骤;

S2:进行转座及纯化的步骤;

S3:进行PCR富集,并构建文库及片段筛选的步骤;

S4:进行文库质检的步骤。

该微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法具有的优点如下:

该方法可以很好地解决现有ATAC-seq技术对冷冻微量组织,尤其是冷冻的鳞状细胞癌微量组织并不适用的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法的流程示意图。

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法获得的在放大内镜下钳取的冷冻3.5mg的食管鳞癌样本DNA的文库质检图。

图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法获得的在肠镜下钳取的冷冻4.5mg的食管鳞癌样本DNA的文库质检图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,以下结合附图及具体实施例,对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中,对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度,但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外,重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例,但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见,以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例,提供一种微量冷冻组织ATAC-seq测序文库的构建方法,包括如下步骤:

S1:进行研磨组织,制备细胞悬液并提取细胞核的步骤;

S2:进行转座及纯化的步骤;

S3:进行PCR富集,并构建文库及片段筛选的步骤;

S4:进行文库质检的步骤。

上述步骤的具体介绍如下:

步骤S1的方法为:将微量冷冻组织(约3-5mg)迅速放入盛有1X HB unstablebuffer的2ml玻璃研磨器(Kimble chase,885301-0002,885300-0002)中,冰上静置5分钟;使用A研磨棒研磨组织约10-15次后把这一步中的溶液用细胞过滤筛过滤到新的50mL离心管中;再使用B研磨棒研磨约20次,把这一步中的溶液用细胞过滤筛过滤后,4℃,350RCF,离心5min;吸弃上清加入350L预冷的1xHB,重悬混匀;加入400μL的50%Iodixanol Solution,混匀;将600μL的30%Iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入25%的溶液层之下;将600μL的40%iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入30%的溶液层之下;冷冻离心机的制动设为0,4℃,3000RCF,离心20min。吸取细胞核层溶液,加入适量的预冷的ATAC-RSB-Tween稀释后,台盼蓝计数;计数8000个细胞核,加入1mL预冷的ATAC-RSB-Tween溶液,混匀。

步骤S2中,转座反应的具体操作为:将步骤(1)提取的细胞核加入到包含5×TTBL10μL,TTEMix V50 5μL,ddH2O 17.5μL,PBS 16.5μL的转座反应体系中,置于PCR仪中,37℃条件下,反应30min。

步骤S2中的纯化过程为:使用Qiagen MinElute PCR purification Kit(250)加入250μl(产物的5倍体积)的PB buffer,混匀。转移到Column中,室温静置5min后8000rpm,室温,离心1min。弃去收集管中的液体,向Column中加入750μl的PE buffer,室温,13000rpm,离心1min。弃去收集管中的液体,室温,10000rpm,离心1min。将Column转移到新的1.5ml Lo-Bind离心管中,开盖静置3min。加入11μl ddH2O,滴加到膜上,室温静置5min,室温,10000rpm,离心1min。

步骤S3的PCR富集的具体操作为:以步骤(2)纯化的DNA产物为模板,配制50μL的反应体系:转座后的DNA 10μl,5×PCR MIX 25μl,N5XX 5μl,N7XX 5μl,ddH2O 5μl,混匀后按照以下条件扩增:72℃延伸5分钟,98℃预变性30秒,然后按以下参数扩增5个循环:98℃变性10秒,63℃变性30秒,72℃延伸1分钟,最后12℃Hold。

使用qPCR确定最低限度循环PCR扩增的次数,quantitative PCR(qPCR)15μl反应体系:上述扩增了5次的DNA 5μl,100×SYBR Green I 0.06μl,2×2PCR MIX 5μl,与上述相同的N5XX 0.25μl,N7XX 0.25μl,ddH2O 4.44μl。混匀后按照以下条件:98℃30秒,20个循环:98℃10秒,63℃30秒,72℃1分钟。

根据以上qPCR结果预测需要添加的PCR cycles(1/3Rn max),将剩下的45μl样品按照以下程序进行PCR扩增:98℃预变性30秒,然后按以下参数扩增5个循环:98℃变性10秒,63℃变性30秒,72℃延伸1分钟,最后12℃Hold。

步骤S3中的扩增产物进行长度分选:加入50μL的DNA,分别按DNA与Beads体积比例1:0.55和1:1进行两轮Beads分选,得到目的大小DNA。

使用Qubit4.0测量浓度,使用PART8:使用Qsep1进行片段分布检测。

实施例1:

冷冻微量食管鳞癌组织ATAC-seq测序的建库的方法。

(1)配置ATAC-seq建库所需试剂

a.6X HB unstable

b.1X HB unstable

c.50%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 75
60%Iodixanol Solution 375

d.40%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 112.5
1M Sucrose 108
60%Iodixanol Solution 450
H2O 4.5

e.30%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 112.5
1M Sucrose 108
60%Iodixanol Solution 337.5
H2O 117

(2)研磨组织,提取细胞核

a.吸取预冷的2mL1 x HB unstable buffer于组织研磨器中,置于冰上,待用。

b.迅速称取镜放大内镜下钳取的微量食管鳞癌标本,5mg。

c.迅速放入含有HB unstable buffer的组织研磨器中,冰上静置解冻约5min。

d.使用A研磨棒进行约10~15次研磨。

e.把上一步中的溶液用细胞过滤筛过滤到新的50mL离心管中。

f.再使用B研磨棒研磨约15次。

g.把上一步中的溶液用细胞过滤筛过滤到新的50mL离心管中。

h.转移到新的2mL的Lo-Bind离心管中,4℃,350RCF,离心5min。

i.吸弃上清至剩余约50L的体积,加入350L预冷的1xHB,重悬混匀。

j.加入400μL的50%Iodixanol Solution,混匀。

k.将600μL的30%Iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入25%的溶液层之下。

l.将600μL的40%iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入30%的溶液层之下。

m.把冷冻离心机的制动设为0,4℃,3000RCF,离心20min。

n.观察到明显的细胞核层,吸弃适量的上层溶液,吸取细胞核层溶液转移到新的1.5mL的Lobind离心管中。

o.加入约200μL预冷的ATAC-RSB-Tween进行稀释,混匀。

p.吸取5μL上一步的溶液与5μL的台盼蓝溶液混匀,于血球计数板上计数,计算细胞核浓度。

q.转移6000个细胞核到新的1.5mL的Lo-Bind离心管中,加入1mL预冷的ATAC-RSB-Tween溶液,混匀,4℃,500RCF,离心10min。

(3)转座

a.按下表配制Tn5 reaction mix:

组分 1个样本
NF H2O 17.5μL
PBS 16.5μL
5X TTBL 10μL
Digitonin 0.5μL
Tween-20 0.5μL
TTE-Mix V50 5μL

b.弃去上清,吸取50μL上步中配制的mix至EP管中,混匀

c.37℃,孵育30min

(4)纯化

a.使用Qiagen MinElute PCR purification Kit(250)加入250μl(产物的5倍体积)的PB buffer,混匀。

b.转移到Column中,室温静置5min后8000rpm,室温,离心1min.

c.弃去收集管中的液体,向Column中加入750μl的PE buffer,室温,13000rpm,离心1min。

d.弃去收集管中的液体,室温,10000rpm,离心1min。

e.将Column转移到新的1.5ml Lo-Bind离心管中,开盖静置3min。

f.加入11μl ddH2O,滴加到膜上,室温静置5min,室温,10000rpm,离心1min。

(1)PCR富集,构建文库。

a.配置PCR反应体系

试剂 体积
转移后的DNA 10μl
5X PCR MIX 25μl
N5XX* 5μl
N7XX* 5μl
NF water 5μl
总计 50μl

b.PCR反应程序

c.按下表配置qPCR体系

d.qPCR反应程序

e.根据以上结果预测需要添加的cycles数(1/3Rn max),将剩下的45μl样品按下表程序进行PCR扩增

(5)文库片段筛选

a.涡旋振荡混匀VAHTS DNAClean Beads并吸取27.5μl体积至50μlPCR产物中,使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

b.将反应管短暂离心并置于磁力架上,使磁珠与液体分离,待溶液澄清后(约5min)小心转移上清至新的灭菌PCR管中,丢弃磁珠。

c.涡旋振荡混匀VAHTS DNAClean Beads并吸取50μl体积至上清中,涡旋振荡或使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

d.将反应管短暂离心并置于磁力架上,使磁珠与液体分离,待溶液澄清后(约5min)小心移除上清。

e.保持反应管始终处于磁力架上,加入200μl新鲜配制的80%乙醇漂洗磁珠。室温孵育30sec,小心移除上清。漂洗2次。

f.保持反应管始终处于磁力架上,开盖空气干燥磁珠约5min。

g.将反应管从磁力架上取出,加入22μl灭菌超纯水洗脱。涡旋振荡或使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

(5)文库质检

使用Qubit4.0测量浓度,使用Qsep1进行片段分布检测。果如图3所示,文库片段大小范围200-700bp,主峰约200bp、500bp、700bp,呈锯齿峰形状。

实施例2:

冷冻微量肠组织ATAC-seq测序的建库的方法。

(1)配置ATAC-seq建库所需试剂

a.6X HB unstable

b.1X HB unstable

c.50%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 75
60%Iodixanol Solution 375

d.40%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 112.5
1M Sucrose 108
60%Iodixanol Solution 450
H2O 4.5

e.30%Iodixanol Solution

试剂 1个样品的体积
6X HB unstable 112.5
1M Sucrose 108
60%Iodixanol Solution 337.5
H2O 117

(2)研磨组织,提取细胞核

a.吸取预冷的2mL1 x HB unstable buffer于组织研磨器中,置于冰上,待用。

b.迅速称取镜放大内镜下钳取的微量食管鳞癌标本,5mg。

c.迅速放入含有HB unstable buffer的组织研磨器中,冰上静置解冻约5min。

d.使用A研磨棒进行约20次研磨。

e.把上一步中的溶液用细胞过滤筛过滤到新的50mL离心管中。

f.再使用B研磨棒研磨约20次。

g.把上一步中的溶液用细胞过滤筛过滤到新的50mL离心管中。

h.转移到新的2mL的Lo-Bind离心管中,4℃,350RCF,离心5min。吸弃上清至剩余约50L的体积,加入350L预冷的1xHB,重悬混匀。

i.加入400μL的50%Iodixanol Solution,混匀。

j.将600μL的30%Iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入25%的溶液层之下。

k.将600μL的40%iodixanol Solution碘克沙醇溶液小心地加入30%的溶液层之下。

l.把冷冻离心机的制动设为0,4℃,3000RCF,离心20min。

m.观察到明显的细胞核层,吸弃适量的上层溶液,吸取细胞核层溶液转移到新的1.5mL的Lobind离心管中。

n.加入约200μL预冷的ATAC-RSB-Tween进行稀释,混匀。

o.吸取5μL上一步的溶液与5μL的台盼蓝溶液混匀,于血球计数板上计数,计算细胞核浓度。

p.转移30000个细胞核到新的1.5mL的Lo-Bind离心管中,加入1mL预冷的ATAC-RSB-Tween溶液,混匀,4℃,500RCF,离心10min。

(3)转座

a.按下表配制Tn5 reaction mix:

b.弃去上清,吸取50μL上步中配制的mix至EP管中,混匀

c.37℃,孵育30min

(4)纯化

a.使用Qiagen MinElute PCR purification Kit(250)加入250μl(产物的5倍体积)的PB buffer,混匀。

b.转移到Column中,室温静置5min后8000rpm,室温,离心1min.

c.弃去收集管中的液体,向Column中加入750μl的PE buffer,室温,13000rpm,离心1min。

d.弃去收集管中的液体,室温,10000rpm,离心1min。

e.将Column转移到新的1.5ml Lo-Bind离心管中,开盖静置3min。

f.加入11μl ddH2O,滴加到膜上,室温静置5min,室温,10000rpm,离心1min。

(5)PCR富集,构建文库。

a.配置PCR反应体系

试剂 体积
转移后的DNA 10μl
5X PCR MIX 25μl
N5XX* 5μl
N7XX* 5μl
NF water 5μl
总计 50μl

f.PCR反应程序

g.按下表配置qPCR体系

h.qPCR反应程序

i.根据以上结果预测需要添加的cycles数(1/3Rn max),将剩下的45μl样品按下表程序进行PCR扩增

(5)文库片段筛选

a.涡旋振荡混匀VAHTS DNA Clean Beads并吸取27.5μl体积至50μlPCR产物中,使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

b.将反应管短暂离心并置于磁力架上,使磁珠与液体分离,待溶液澄清后(约5min)小心转移上清至新的灭菌PCR管中,丢弃磁珠。

c.涡旋振荡混匀VAHTS DNA Clean Beads并吸取50μl体积至上清中,涡旋振荡或使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

d.将反应管短暂离心并置于磁力架上,使磁珠与液体分离,待溶液澄清后(约5min)小心移除上清。

e.保持反应管始终处于磁力架上,加入200μl新鲜配制的80%乙醇漂洗磁珠。室温孵育30sec,小心移除上清。漂洗2次。

f.保持反应管始终处于磁力架上,开盖空气干燥磁珠约5min。

g.将反应管从磁力架上取出,加入22μl灭菌超纯水洗脱。涡旋振荡或使用移液器吹打10次充分混匀,室温孵育5min。

(5)文库质检

使用Qubit4.0测量浓度,使用Qsep1进行片段分布检测。结果如图3所示,文库片段大小范围200-700bp,主峰约200bp、300bp、500bp,呈锯齿峰形状。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

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