近日，国际学术期刊GenomeBiology正式发表了题为：
Direct and bisulfite-free 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine sequencing at single-cell resolution with scTAPS and scCAPS的 由牛津大学宋春啸教授课题组、挪威科技大学叶菁教授课题组与武汉大学刘艺斌教授课题组合作完成的一项研究成果。该研究成功开发了两种不依赖亚硫酸盐处理的单细胞DNA甲基化与羟甲基化直接测序新技术——scTAPSscCAPS+，实现了在单细胞水平上对5mC5hmC修饰的高效、精准检测，并应用该技术揭示了衰老过程中神经元5hmC修饰的动态变化规律，为大脑衰老的表观遗传机制提供了新见解
传统亚硫酸盐测序方法存在DNA降解严重、序列信息丢失、无法区分5mC与5hmC等固有限制，严重限制了单细胞表观遗传研究的精度与应用范围。本研究创新性地将Tn5转座酶条形码标记技术与直接酶促/化学转化法（TAPS/CAPS+）相结合，实现了在微量和单细胞DNA样本中对5mC和5hmC的高效、温和且特异性转化，最终通过高通量测序直接获取修饰信息，避免了亚硫酸盐处理引起的诸多问题。
研究团队在人类CD8+ T细胞和小鼠胚胎干细胞中对scTAPS与scCAPS+进行了系统性验证，结果显示：
超高比对效率：scTAPS与scCAPS+的序列比对率分别达到93.0%和89.4%，显著优于传统方法；
高精准度检测：5mC与5hmC的直接转化率分别超过96.6%和93.0%，假阳性率低于0.4%；
卓越覆盖度与一致性：单个细胞平均可覆盖超过200万个CpG位点，与群体细胞水平数据高度一致（皮尔森相关系数r > 0.95），且覆盖度随测序深度增加可进一步提升。
利用scCAPS+技术，研究人员进一步对年轻与衰老小鼠海马体细胞进行了单细胞5hmC图谱构建。研究发现，在衰老过程中，非神经元细胞表现出更显著的5hmC修饰变化，并首次于单细胞层面揭示了基因表达水平与5hmC修饰在衰老中呈正相关，为深入理解大脑衰老的表观调控机制提供了重要线索。
该项研究建立的无亚硫酸盐单细胞表观测序技术体系，不仅在技术层面突破了传统方法的局限，更在转化策略，比对率、覆盖度与检测准确性方面树立了新标准，对推动发育生物学、神经退行性疾病、肿瘤异质性等领域的表观遗传学研究具有重要价值。目前该方法仍处于低通量阶段，但未来有望进一步发展成为高通量单细胞多维表观遗传分析平台。
据悉，该研究主要由宋春啸课题组的陈修斐、程静菲与孔林珍共同完成，他们为论文共同第一作者。其中，陈修斐博士目前已回国加入宁波大学附属第一医院，担任副研究员。
原文链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03708-1
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