上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
基因表達由轉錄因子（TF）調控，而這些轉錄因子在基因組上的結合受到染色質可及性和組蛋白修飾的影響。然而，在單細胞水平上解析這些 DNA-蛋白質相互作用，尤其是那些親和力較弱或瞬時性的相互作用，在技術上仍面臨諸多挑戰。
2026 年 6 月 4 日，威爾康奈爾醫學院Ivan Raimondi、Dan A.Landau作為共同通訊作者（Chi Wei-Yu為論文第一作者），在國際頂尖學術期刊Cell上發表了題為：Single-cell mapping of regulatory DNA-protein interactions 的研究論文。
該研究開發了一種名為“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）的新技術，將納米抗體與胞嘧啶堿基編輯器（CBE）結合，通過在蛋白質結合的基因組位點上靶向實現胞嘧啶到尿嘧啶的堿基編輯（C→U），能夠檢測弱或瞬時的 DNA-蛋白質結合。
D&D-seq技術可與標準的單細胞多組學工作流程兼容，從而實現了在單細胞水平繪制調控基因活性的轉錄因子及其他調控蛋白的 DNA 結合位點。該技術克服了當前蛋白質-DNA 相互作用圖譜技術的關鍵缺陷，成為首個可輕松整合到高通量、單細胞“多組學”分析流程中的同類技術。
由染色質結合因子（包括轉錄因子和染色質重塑因子）調控的基因表達程序，是維持細胞身份、執行細胞功能以及響應環境刺激的基礎。這些DNA-蛋白質相互作用通過表觀遺傳特征引導，從而建立特定的染色質景觀，調控特定因子的結合，根據細胞需求塑造功能性基因組。
傳統的轉錄因子結合位點圖譜技術，例如 ChIP-seq 或 CUT&RUN，難以輕松整合到高通量單細胞分析流程中，因此其應用局限于整體樣本分析，或僅能對與染色質相互作用最強的因子進行單細胞分析。目前，原代樣本中轉錄因子結合的單細胞分析主要依賴于下游靶基因表達水平的推斷方法，或基于 ATAC-seq 峰的基序分析，但要準確識別特定的轉錄因子結合位點，仍需要更直接的方法。
在這項最新研究中，研究團隊開發了“D&D-seq”（docking and deamination followed by sequencing）技術，將催化 C to U 的堿基編輯脫氨酶 DddA 與靶向抗體標記的 DNA 結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胞中繪制 DNA-蛋白質相互作用圖譜。
研究團隊證明，D&D-seq 能夠在多種細胞類型和條件下，繪制轉錄因子及其他調控蛋白（例如染色質重塑蛋白）的結合位點。研究團隊利用該技術，發現與野生型細胞相比，原發性 IDH2 基因突變（常見于白血病）的 T 細胞中的 CTCF 結合受到破壞。由于 D&D-seq 具備單細胞分辨率，因此能夠揭示在群體水平實驗中常被掩蓋的調控網絡異質性。
重要的是，D&D-seq 技術與平臺無關，其可整合到標準的單細胞多組學工作流程中，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胞內將 DNA-蛋白質相互作用圖譜與染色質可及性、基因表達以及基因組變異進行關聯分析。
隨著轉錄因子及其他調控蛋白作為治療靶點的重要性日益凸顯，揭示這些因子在患者來源細胞中行為的工具將變得至關重要。D&D-seq 為“調控組”（Regulome）打開了新的窗口，能夠捕捉到驅動細胞身份和疾病發生的細微而短暫的相互作用，從而提供了一種以單細胞分辨率監測突變、藥物或人工干預如何重塑調控景觀的方法。
研究團隊表示，我們正進入一個醫學新時代，在這個時代，轉錄因子及其他基因活性調控因子將越來越多地成為治療靶點，而 D&D-seq 技術有望在開發和評估此類療法中發揮重要作用。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00573-8
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