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研究背景18-三体综合征（18-trisomy syndrome）是由于存在额外的人类第18号染色体而导致器官和系统异常的常染色体非整倍性疾病,临床表现是多种器官和系统的异常。染色质的可及性对于特定细胞和生物学过程中的基因表达的调控至关重要,长期以来人们对18-三体综合征疾病的临床表型发生及发展相关的基因调控知之甚少。由于细胞群异质性,每个细胞会呈现不同表观基因组景观。本次研究利用sc-ATAC-seq（single-cell assay for transposase accessible chromatin,sc-ATAC-seq）技术在解决细胞异质性的同时,研究18-三体综合征中表观遗传学调控的转录因子及其在潜在的功能。目的在单细胞水平分析18-三体综合征中脐带血单个核细胞开放性区域,得到脐带血单个核细胞图谱,分析各细胞水平转录因子的富集程度得到细胞水平差异转录因子,得到在疾病中发挥重要功能的细胞群,找到关键转录调控因子,预测靶基因并分析与18-三体综合征相关的基因,加深对18-三体综合征疾病机制的理解,为揭示18-三体综合征的发生及发展的机制研究提供基础。方法本研究利用sc-ATAC-seq技术对18-三体综合征和对照组的脐带血单个核细胞的开放性染色质区域的转录因子进行分析。对原始数据进行降维聚类分析后进行细胞鉴定,利用细胞群特异性表达的基因进行细胞群种类的鉴定,分析细胞群特异性表达的转录因子,分析每个细胞群在疾病组与对照组的差异转录因子,对关键转录因子进行q PCR（quantitative real-time PCR）验证,对验证后符合实验预期的转录因子的靶基因进行预测,对靶基因进行功能分析。得到关键的转录因子在18-三体综合征中控制的基因及参与的通路。结果（1）从疾病组和对照组的单细胞ATAC测序文库,一共捕获了11,611个细胞,其中疾病组5,296个细胞,实验组6,315个细胞。鉴定得到7类主要的免疫细胞群:B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、树突状细胞、单核细胞,自然杀伤细胞、T细胞。相比于对照组组,疾病组中的B细胞和CD4+T以及T细胞的比例明显变化。得到27个各细胞群特异性表达的motif。（2）筛选得到14个差异表达的转录因子,其中12个转录因子下调表达,2个转录因子上调表达。对细胞群的14个转录因子的分析确定在疾病组中前3位重要的细胞群是B细胞群,单核细胞群和T细胞群。B细胞群,单核细胞群和T细胞群4个共有的差异转录因子分别是TEAD1,Esrra,PBX1,TEAD2,此外通过分析文献关注到TEAD4和Twist2这两个转录因子,最终选定这6个相对于对照组在疾病组中低表达的转录因子进行验证,4个q PCR验证的转录因子符合实验预期:TEAD1、TEAD2、TEAD4、Twist2。（3）分析4个验证结果符合预期的转录因子（TEAD1、TEAD2、TEAD4、Twist2）motif特征,TEAD家族的motif特征相似。分析TEAD2和TEAD4这两个转录因子在数据库中有收录的已经验证的靶基因,得到显著的前100个靶基因。其中转录因子TEAD2靶基因前15显著的基因是:LSP1,LY6G6D,LOC643733,SPOCK1,ALOX15,DGK,STAB2,COL17A1,ADAMTS1,PKHD1L1,SH3RF2,LPAR6,DPP6,NRCAM,NAALADL2;靶基因GO功能分析生物进程前10的结果中有4个功能跟神经系统相关,前10的靶基因的KEGG通路有4条与心脏疾病相关。另一个转录因子TEAD4前100个最显著的靶基因,前15显著的靶基因有:LAMA2,PAWR,SAG,LOC100240735,LIN7A,MUC17,CHRFAM7A,GDNF,DPYSL5,ABCA9,ATP6V1G2,NPC1L1,MYOF,CACNB4,MAP7D2;GO生物进程（BP）功能分析前10的结果中有6个GO功能与发育相关,KEGG富集分析4条通路中有1条与神经系统相关。TEAD1和Twist2这两个转录因子的相关数据暂时未收录在Knock TF数据库,经过直接查阅文献,总结这2给转录因子的功能及参与的通路在疾病组中发生的潜在作用。结论（1）本研究的实验结果提示18-三体综合征的免疫系统存在异常,相比于NC组,ES组中的B细胞和CD4+T细胞的细胞比例明显上升,T细胞比例明显降低,NK细胞和DC细胞的细胞比例轻微降低,单核细胞和CD8+T细胞比例没有明显变化。（2）得到的27个6类细胞群（T细胞群,B细胞群,单核细胞群,CD8+T细胞群,CD4+T细胞,NK细胞群）特异性表达的转录因子是潜在的细胞群marker分子,可以为后续单细胞测序的细胞群鉴定提供参考。（3）前3位重要的细胞群是B细胞群,单核细胞群和T细胞群。（4）确定4个重要的转录因子,其中TEAD1与TEAD2与心脏,心血管发育等有关,可能调控18-三体综合征心脏的发育;TEAD2的靶基因的GO富集跟神经系统相关,TEAD2的下调可能参与导致18-三体综合征的神经系统发育的异常;TEAD4与生长发育相关,该转录因子的下调可能参与导致18-三体综合征的发育异常;Twist2是可能导致18-三体综合征的骨骼异常的转录因子。