摘要

表观遗传调控是基因表达、细胞命运决定、疾病发生发展的核心分子基础，传统染色质研究技术难以解析单细胞水平的异质性信息。单细胞CUT&Tag（scCUT&Tag）将原位靶向切割与单细胞条码标记技术融合，突破了传统ChIPseq样本需求量大、信噪比低、操作繁琐的瓶颈，实现单细胞分辨率的蛋白DNA互作与染色质修饰图谱绘制。翌圣生物依托自主研发的高活性pA/GTn5转座酶、优化型实验试剂盒与全流程解决方案，打造稳定、高效、低成本的单细胞CUT&Tag技术体系，为发育生物学、肿瘤异质性、神经科学、免疫调控与表观靶向药物开发提供核心工具，推动单细胞表观遗传研究迈入高精度、高通量、高可及性的新时代。

一、单细胞表观遗传研究：从群体水平到单细胞分辨率的技术跃迁

染色质修饰、转录因子结合等表观遗传事件，在细胞群体中存在高度异质性，这种异质性正是细胞分化、肿瘤耐药、免疫应答、神经分型等生命过程的核心基础。传统表观研究以ChIPseq为金标准，但该技术依赖甲醛交联、超声破碎、免疫共沉淀三大高损耗步骤，存在样本需求量大、信噪比低、重复性差、无法揭示单细胞异质性等致命缺陷，难以适配微量临床样本与稀有细胞类型研究。

CUT&Tag技术的出现实现了表观研究的第一次革新：该技术采用原位温和反应，无需交联与超声，依托pA/G Tn5转座酶直接在活细胞/细胞核内完成靶向切割与接头整合，大幅降低样本起始量、提升信噪比、缩短实验周期。但常规CUT&Tag仍基于大量细胞（Bulk）检测，会掩盖细胞间的表观差异，无法满足复杂组织、肿瘤微环境、发育谱系等高精度研究需求。

随着微流控、液滴包裹、组合条码等单细胞技术的成熟，单细胞CUT&Tag（scCUT&Tag） 应运而生。该技术将CUT&Tag的原位反应优势与单细胞捕获技术结合，在单个细胞内完成染色质修饰与蛋白DNA互作的精准解析，真正实现高通量、单细胞分辨率、低背景的表观基因组测绘，成为当前表观遗传与单细胞多组学领域的核心前沿技术。

图1. 核小体及表观修饰示意图

二、单细胞CUT&Tag：核心原理与颠覆性技术优势

（一）核心工作原理

单细胞CUT&Tag基于原位靶向切割+转座酶接头整合+单细胞条码标记的核心逻辑，全流程在完整细胞核内完成，最大程度保留细胞内源表观状态：

1. 细胞/核预处理：温和通透细胞膜/核膜，保证抗体与转座酶进入，同时维持核结构完整；

2. 抗体特异性结合：一抗靶向结合组蛋白修饰、转录因子等目标蛋白，二抗作为桥接分子富集pA/G Tn5；

3. 转座酶靶向锚定：pA/G Tn5融合蛋白结合抗体，精准定位至目标染色质位点；

4. Mg²⁺激活切割：转座酶被激活后原位切割DNA，并同步引入测序接头；

5. 单细胞条码标记：通过微流控液滴/微孔平台为单个细胞添加专属Barcode；

6. 文库构建与测序：破乳回收DNA，构建单细胞文库，最终获得单细胞水平的表观修饰图谱。

图2. 翌圣生物CUTTag建库流程图

（二）核心技术优势

相较于传统scChIPseq与Bulk CUT&Tag，单细胞CUT&Tag具备五大颠覆性优势：

1. 低起始量，适配微量样本：仅需数百至数万个细胞，可处理原代细胞、临床穿刺样本、稀有细胞；

2. 高信噪比，背景极低：原位反应减少非特异性结合，峰区域片段占比可达39.4%–85.6%；

3. 高通量捕获：单次实验可分析数千至数万个单细胞，远高于传统单细胞分选平台；

4. 保留细胞异质性：直接揭示细胞亚群、瞬时状态、耐药克隆等被群体检测掩盖的信息；

5. 实验周期短：简化操作步骤，单日可完成核心反应，大幅降低实验门槛。

三、翌圣生物单细胞CUT&Tag：全流程优化与核心产品体系

翌圣生物深耕表观遗传与NGS建库试剂研发多年，自主攻克高活性pA/GTn5转座酶、单细胞适配缓冲液、样本前处理体系等核心技术，打造从核心酶原料→完整试剂盒→实验流程→数据分析的全链条单细胞CUT&Tag解决方案，解决科研与临床场景中的实验痛点。

（一）核心试剂创新：稳定高效，适配单细胞场景

1. 高活性pA/GTn5转座酶

采用定向进化技术改造Tn5转座酶，融合Protein A/G结构域，兼容兔源/鼠源抗体，结合效率更高、非特异性切割更低；酶活经严苛批次验证，适配单细胞微量反应体系，保证切割效率与文库质量。

2. 优化型CUT&Tag试剂盒

推出Hieff NGS® InSitu DNA Binding Profiling Library Prep Kit，包含ConA磁珠、透化剂、抗体结合缓冲液、转座酶缓冲液、纯化磁珠等全套组分，无需自行配制，降低操作误差；添加Spikein内参，实现数据标准化校正，提升实验重复性与定量准确性。

3. 专用透化与封闭体系

采用洋地黄皂苷为核心透化剂，仅通透细胞膜、不破坏核膜，适配免疫细胞、干细胞、原代肿瘤细胞等敏感样本；体系含无酶BSA封闭剂，减少非特异性结合，压低背景噪音。

（二）实验流程标准化：可落地、可重复、易上手

翌圣生物基于数百例项目验证，形成标准化单细胞CUT&Tag操作流程，覆盖样本前处理、抗体孵育、转座反应、液滴包裹、文库构建全环节：

1. 样本前处理：新鲜细胞活率≥90%，冻存样本快速去死细胞，组织样本优先提核，保证核完整性≥95%；

2. 抗体孵育：组蛋白修饰室温孵育2h，低丰度转录因子4℃过夜孵育，二抗桥接提升信号强度；

3. 转座反应：37℃精准激活，严格控制Mg²⁺浓度，避免非特异性切割；

4. 文库构建：PCR循环数控制在12–16个循环，采用0.8x AMPure磁珠两轮纯化，文库主峰集中在250–400bp，符合测序要求。

（三）严格质控体系：保障数据可靠性

翌圣建立三重质控标准，确保单细胞CUT&Tag数据高质量：

1. 样本质控：细胞活率、结团率、核形态完整度达标；

2. 文库质控：Qubit定量+Agilent 2100片段分析，验证片段分布与浓度；

3. 数据质控：细胞捕获量、unique fragments数、核小体分布峰、分群效果等核心指标达标。

四、单细胞CUT&Tag核心应用场景

单细胞CUT&Tag可广泛应用于生命科学与医学研究，翌圣生物解决方案已覆盖以下核心领域：

1. 发育生物学：细胞命运与谱系追踪

在胚胎发育、类器官分化、组织成熟过程中，scCUT&Tag可动态追踪表观修饰变化，揭示细胞命运决定的分子开关。例如在少突胶质细胞分化中，可检测H3K4me3在启动子区的扩宽，解析髓鞘形成的表观调控机制。

2. 肿瘤异质性与耐药研究

精准识别肿瘤内部表观亚克隆、耐药稀有细胞，定位耐药驱动增强子与转录因子结合位点，揭示肿瘤复发、靶向药耐药的表观机制，为肿瘤精准诊疗提供标志物。

3. 神经科学：复杂脑区细胞分型

解析大脑神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等的细胞类型特异性表观图谱，在低RNA表达背景下仍可精准分型，为神经退行性疾病、学习记忆机制研究提供核心数据。

4. 免疫调控：免疫细胞表观重编程

解析T细胞耗竭、巨噬细胞极化、B细胞类别转换中的表观修饰重塑，揭示STAT、NFκB等关键转录因子的单细胞结合动态，为免疫治疗提供靶点。

5. 表观靶向药物开发

评估EZH2、BET、HDAC抑制剂等表观药物对不同细胞亚群的修饰调控效率，验证靶点抑制特异性，筛选高效低毒的候选药物，支持伴随诊断开发。

五、总结与展望

单细胞CUT&Tag作为单细胞表观遗传领域的颠覆性技术，彻底解决了传统技术无法解析细胞异质性的痛点，成为生命科学与医学研究的核心工具。翌圣生物以自主核心酶原料+优化型试剂盒+全流程解决方案，大幅降低单细胞CUT&Tag的实验门槛与成本，推动该技术从高端平台走向普通实验室，从基础研究走向临床转化。

未来，翌圣生物将持续迭代升级单细胞CUT&Tag技术，进一步提升细胞捕获通量、检测灵敏度与多组学整合能力，助力科研工作者在细胞命运调控、肿瘤精准诊疗、神经疾病机制、创新药物研发等领域取得更多突破性成果，为生命科学与精准医疗事业提供持续动力。

六、相关产品列表