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有了CUT&Tag，还需要ChIP-seq吗？
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在表观遗传研究中，研究人员常常需要确定某种组蛋白修饰分布在哪些基因组区域，或者某个蛋白结合在了DNA的哪些位置。ChIP-seq就是这类研究中最常使用的方法之一。在常见的交联ChIP-seq流程中，细胞或组织先经过固定，再通过物理超声等方式把染色质处理到试剂盒要求的片段范围。抗体随后富集携带目标蛋白或组蛋白修饰的染色质片段，解除交联并纯化DNA后，再进行建库和测序。 CUT&Tag则是出现得较晚的一种方法。它是抗体先在通透化的细胞或细胞核中找到目标，随后募集携带测序接头的Protein A/G-Tn5转座酶。Tn5会在目标附近切割DNA，同时插入接头。该方法无需先对全部染色质进行整体片段化，同时省去了传统的免疫沉淀过程，因此所需样本量通常更少，实验流程也相对简化。2019年的一项原始研究已经将其用于低起始量和单细胞染色质分析。 如果只看这两者试剂盒的介绍，很容易让人觉得，CUT&Tag会逐渐取代ChIP-seq。因为它用的样本更少，流程也更短，还能在目标位点附近完成DNA切割和接头插入。对于稀有细胞或低起始量样本时，这些优点尤其诱人。 但真要决定是否换方法，这些优点还不足以得出结论。因为样本量和流程长短只能回答一部分问题，研究人员还要知道两种方法最终获得的信号能否相互替代。近两年的比较研究正好提供了这方面的数据。 CUT&Tag能复现多少ChIP-seq信号 2025年，《Nature Communications》发表了一项CUT&Tag与ENCODE ChIP-seq数据的比较研究。研究人员以K562细胞中的H3K27ac和H3K27me3为对象，测试了不同抗体、PCR条件、DNA提取方式和峰识别参数。 在不同的H3K27ac CUT&Tag实验中，CUT&Tag平均覆盖约54%的ENCODE ChIP-seq峰，最高约为63%。研究结果显示，它更容易识别信号较强、同时具有较高染色质开放性的H3K27ac区域，而一些信号较弱的ENCODE峰没有出现在结果中。 需要注意的是，其余未重叠区域不能全部算作CUT&Tag漏检。因为这项研究比较的是本次CUT&Tag实验与已有的ENCODE数据，样本批次和实验流程没有逐项配对，ENCODE峰也不能算作绝对真值。这个结果更适合说明，换用检测方法后，最终识别出的峰集合也可能随之改变，两种方法得到的结果不能简单互相替代。 不同方法，信息也不同 前一项研究关心两种方法能重合多少峰，2026年《BMB Reports》发表的另一项研究，则把注意力放在了信号形态上。研究人员结合新生成的数据与公共数据，比较了常规ChIP-seq、双交联ChIP-seq、CUT&RUN和CUT&Tag这些方法，分析对象包括人源心肌细胞中的H3K27me3，以及多能干细胞中的EZH2。与CUT&Tag不同的是，CUT&RUN是先利用抗体将Protein A/G-MNase带到目标附近，再由MNase切开并释放邻近DNA。 研究人员在完成跨方法归一化后发现，CUT&RUN更容易呈现范围较宽的H3K27me3结构域，CUT&Tag得到的H3K27me3和EZH2信号更尖锐、更集中，常规ChIP-seq与双交联ChIP-seq的信号分布也存在差异。 这组结果表明，即使检测相同的组蛋白修饰或染色质结合蛋白，不同方法也可能产生不同的峰形、峰边界和富集范围。因此，CUT&Tag目前还不能作为ChIP-seq的通用替代方案。具体选择哪种方法，仍需结合样本量、靶标类型和研究目的来判断。 两种方法怎么选 当可用细胞数量有限，或者项目需要开展高通量、低起始量及单细胞染色质分析时，可以优先考虑CUT&Tag。不过，CUT&Tag在不同靶标上的表现并不完全一致，正式开展实验前仍需确认抗体是否适用于CUT&Tag，并选择合适的分析方法。 如果项目需要与大量已有ChIP-seq数据比较，或者实验室已经建立了稳定的ChIP流程，通常采用ChIP-seq更合适。对于需要通过固定保留蛋白质与DNA相互作用或相关蛋白复合物的研究，交联ChIP仍有使用价值。 总之，两种方法的选择需要结合样本量、靶标类型、固定需求和已有数据来判断。如果最终采用ChIP-seq，接下来需要解决的就是如何通过稳定的物理超声处理，使染色质达到试剂盒规定的片段范围。 ChIP中的物理超声 对于ChIP-seq中的物理超声，实验难点在于让不同样本稳定达到试剂盒要求的片段范围，同时尽量减少过度超声和温度升高对样本的影响。 针对这些问题，达远辰光非接触式聚焦超声设备可调节超声能量，并在低温条件下进行处理，便于逐步优化超声条件和保护样本。处理过程中，样本无需与探头或换能器直接接触，可以避免探头位置、插入深度和清洗等操作带来的差异，并降低样本间交叉污染的风险。 参考文献： [1] Kaya-Okur HS, Wu SJ, Codomo CA, et al. CUT&Tag for efficient epigenomic profiling of small samples and single cells. Nature Communications. 2019, 10, 1930. DOI: 10.1038/s41467-019-09982-5. [2] Abbasova L, Urbanaviciute P, Hu D, et al. CUT&Tag recovers up to half of ENCODE ChIP-seq histone acetylation peaks. Nature Communications. 2025, 16, 2993. DOI: 10.1038/s41467-025-58137-2. [3] Oh Y, Kim H, Lee S, et al. Comparative analyses of ChIP-seq, CUT&RUN and CUT&Tag for Polycomb chromatin profiling. BMB Reports. 2026, 59(4), 242-252. DOI: 10.5483/BMBRep.2025-0247. |
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