通过整合空间转录组学和单细胞多组学数据来推断空间染色质的可及性

《Nature Communications》：Inference of spatial chromatin accessibility via integration of spatial transcriptomics and single-cell multi-omics data

　　

摘要

将空间转录组学（用于绘制组织内基因表达的位置）与单细胞多组学数据相结合，可以对同一细胞的基因表达和染色质可及性（或其他表观基因组数据）进行综合分析，从而为基因调控提供深刻的见解。然而，目前市面上尚无能够同时进行空间多组学分析的商业化试剂盒，这限制了数据的广泛获取。在此，我们介绍了ISON（Integrated Spatial Omics Network，集成空间组学网络）——一种用于从单细胞多组学数据和空间转录组学数据中进行综合空间多组学分析的统一计算方法。ISON能够准确预测特定空间位置的染色质可及性，并重建空间分辨的基因调控网络，在时间和内存使用方面均表现出良好的扩展性。重要的是，ISON的染色质可及性预测结果能够捕捉到与顺式（cis）和反式（trans）调控信息一致的模式，并能够估算特定位置的转录因子（TF）活性，甚至能够在同一转录因子家族内部区分不同的转录因子，这是仅依赖染色质可及性数据的方法所无法实现的。将ISON应用于阿尔茨海默病数据后，发现了与该疾病和年龄相关的、具有空间变异性的基因调控模块，凸显了该方法在揭示驱动复杂生物过程的空间组织机制方面的潜力。