scATAC-seq 下流解析の全体像 ─ 開いた領域から生物学を読む

📚 この記事について
scATAC-seq 下流解析ブロックの入口です。ATAC 単独で完結する2ルートを俯瞰し、発展先（GRN・マルチオミクス）への導線を示します。
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📌 前提：アノテーション（細胞型の付与）まで済んでいること

scATAC-seq（single-cell ATAC-seq／核を使う場合は snATAC-seq）の下流解析では、細胞型ごとの違いや、領域どうしの繋がりを掘り、生物学的な発見につなげます。ここでは ATAC 単独で完結する2ルートを俯瞰します。

1. 下流解析のゴール
2. 下流の地図
3. 各ルートの入口
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参考文献

1. 下流解析のゴール

アノテーションまでで「どの細胞が何型か」が分かりました。下流解析では、そこから一歩踏み込んで細胞型ごとに何が違うのか、領域どうしがどう繋がっているのかを掘り、生物学的な発見につなげます。

2. 下流の地図

本サイトの scATAC 単独シリーズでは、ATAC だけで完結する2つのルートを扱います。RNA との統合が必要な GRN・マルチオミクスは、入口だけ示して別シリーズに譲ります。

図：scATAC-seq 下流解析の地図（本シリーズは①②、GRN・マルチオミクスは入口のみ）

3. 各ルートの入口

① 差次的アクセシビリティ：細胞型どうし、あるいは条件（健常 vs 疾患など）で開き方が違う領域を統計的に見つけます。RNAでいう差次的発現の ATAC 版です（SnapATAC2 では diff_test）。
→ 差次的アクセシビリティ
② co-accessibility：細胞をまたいで一緒に開いたり閉じたりするピーク同士を繋ぎます。遠くにある制御領域（エンハンサー）と遺伝子の近接関係を推定でき、ATAC 単独で完結します（Cicero：Pliner et al., Mol. Cell, 2018）。
→ co-accessibility でピークを繋ぐ

参考文献

Pliner, H. A., Packer, J. S., McFaline-Figueroa, J. L., et al. (2018). Cicero Predicts cis-Regulatory DNA Interactions from Single-Cell Chromatin Accessibility Data. Molecular Cell, 71(5), 858–871. doi:10.1016/j.molcel.2018.06.044
Bravo González-Blas, C., De Winter, S., Hulselmans, G., et al. (2023). SCENIC+: single-cell multiomic inference of enhancers and gene regulatory networks. Nature Methods, 20(9), 1355–1367. doi:10.1038/s41592-023-01938-4
Zhang, K., Zemke, N. R., Armand, E. J., & Ren, B. (2024). A fast, scalable and versatile tool for analysis of single-cell omics data. Nature Methods, 21(2), 217–227. doi:10.1038/s41592-023-02139-9