การจัดลำดับดีเอ็นเอแบบ CUT&RUNหรือที่รู้จักกันในชื่อการตัดใต้เป้าหมายและปล่อยโดยใช้เอนไซม์นิวคลีเอสเป็นวิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน กับ ดีเอ็นเอการจัดลำดับแบบ CUT&RUN ผสมผสานการตัดแบบควบคุมโดยใช้แอนติบอดีเป้าหมายด้วยเอนไซม์ไมโครค็อกคัลนิว คลีเอสเข้ากับ การจัดลำดับดีเอ็นเอแบบขนานจำนวนมากเพื่อระบุตำแหน่งการจับของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับดีเอ็นเอ วิธีนี้สามารถใช้ในการสร้างแผนที่ตำแหน่งการจับดีเอ็นเอทั่วโลกได้อย่างแม่นยำสำหรับโปรตีนใดๆ ที่สนใจ ปัจจุบันChIP-Seqเป็นเทคนิคที่ใช้กันมากที่สุดในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับดีเอ็นเอ อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้มีข้อจำกัดในทางปฏิบัติและทางเศรษฐกิจหลายประการที่การจัดลำดับแบบ CUT&RUN ไม่มี

การจัดลำดับ CUT&RUN สามารถใช้ในการตรวจสอบการควบคุมยีนหรือวิเคราะห์ การจับกัน ของปัจจัยการถอดรหัสและโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับโครมาตินอื่นๆ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนและ DNA ควบคุมการแสดงออกของยีนและเป็นสาเหตุของกระบวนการทางชีววิทยาและสภาวะของโรคต่างๆ มากมายข้อมูลเอพิเจเนติกส์ นี้เป็นส่วนเสริมของการวิเคราะห์ จีโนไทป์และการแสดงออก CUT&RUN เป็นทางเลือกแทนมาตรฐานปัจจุบันของChIP-seq ChIP-Seq มีข้อจำกัดเนื่องจากขั้นตอนการเชื่อมโยงในโปรโตคอล ChIP-Seq ที่สามารถส่งเสริมการบดบังเอพิโทปและสร้างไซต์การจับกันที่เป็นบวกเท็จ^{[ 1 ] [ 2 ]}นอกจากนี้ ChIP-seq ยังมีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ไม่เหมาะสมและความละเอียดต่ำ^{[ 3 ]}การจัดลำดับ CUT&RUN มีข้อดีคือเป็นเทคนิคที่ง่ายกว่าและมีต้นทุนต่ำกว่าเนื่องจากอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนสูง จึงต้องการความลึกในการจัดลำดับน้อยกว่า^{[ 4 ]}

สามารถแยกตำแหน่ง DNA เฉพาะที่เกิดปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพโดยตรงกับโปรตีน เช่น ปัจจัยการถอดรหัส ได้โดยใช้ไมโครค็อกคัลนิวคลีเอส (MNase) ที่เชื่อมต่อกับ โปรตีน A (pA) ซึ่งจับกับโปรตีนที่สนใจ การตัดด้วย MNase จะสร้างไลบรารีของตำแหน่ง DNA เป้าหมายที่จับกับโปรตีนที่สนใจในตำแหน่งเดิมการจัดลำดับไลบรารี DNA ที่เตรียมไว้และการเปรียบเทียบกับฐานข้อมูลลำดับจีโนมทั้งหมดช่วยให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนเป้าหมายและ DNA ตลอดจนความแตกต่างใน การดัดแปลง โครมาติน แบบเอพิเจเนติกส์ ดังนั้น วิธี CUT&RUN จึงสามารถนำไปใช้กับโปรตีนและการดัดแปลงต่างๆ ได้ รวมถึงปัจจัยการถอดรหัสโพลีเมอเรส โปรตีนโครงสร้างการดัดแปลงโปรตีน และการดัดแปลง DNA

CUT&RUN เป็นการดัดแปลงและปรับปรุงกระบวนการตัดแยกโครมาตินภายในเซลล์ (ChEC) ซึ่งใช้โปรตีนที่จับกับ DNA ที่เชื่อมต่อกับไมโครค็อกคัลนิวคลีเอส (MNase) ทางพันธุกรรม โปรตีนฟิวชั่นปัจจัยการถอดรหัส-MNase เหล่านี้สามารถตัด DNA รอบบริเวณที่จับกับ DNA ของโปรตีนที่สนใจได้^{[ 5 ]}ในกระบวนการที่ดัดแปลงแล้ว MNase ที่บริสุทธิ์จะถูกติดแท็กด้วยโปรตีน A (pA) ซึ่งกำหนดเป้าหมายแอนติบอดีที่ถูกเพิ่มเข้าไปในเซลล์และมีความจำเพาะต่อโปรตีนที่จับกับ DNA ที่สนใจ กระบวนการ CUT&RUN มีขั้นตอนทั่วไปเจ็ดขั้นตอน

การจัดลำดับดีเอ็นเอแบบ CUT&RUN ให้สัญญาณรบกวนพื้นหลังต่ำ เนื่องจากเป็นการ สร้างโปรไฟล์ แบบ in situ ซึ่งคงโครงสร้าง 3 มิติของปฏิกิริยาระหว่างปัจจัยการถอดรหัสกับดีเอ็นเอไว้ ทำให้แอนติบอดีเข้าถึงได้เฉพาะพื้นผิวที่เปิดเผยเท่านั้น ความไวของการจัดลำดับขึ้นอยู่กับความลึกของการจัดลำดับ (เช่น จำนวนแท็กของลำดับที่จับคู่ได้) ขนาดของจีโนม และการกระจายตัวของปัจจัยเป้าหมาย ความลึกของการจัดลำดับมีความสัมพันธ์โดยตรงกับต้นทุนและมีความสัมพันธ์เชิงลบกับสัญญาณรบกวนพื้นหลัง ดังนั้น การจัดลำดับดีเอ็นเอแบบ CUT&RUN ที่มีสัญญาณรบกวนพื้นหลังต่ำจึงมีประสิทธิภาพด้านต้นทุนมากกว่าการจัดลำดับดีเอ็นเอแบบ ChIP ที่มีสัญญาณรบกวนพื้นหลังสูง

มีโครงการวิจัยหลายโครงการที่ได้นำเทคโนโลยี CUT&RUN ใหม่นี้ไปใช้งานแล้ว

ในมนุษย์ นักวิจัยที่ศึกษาโปรโมเตอร์ยีนโกลบินของทารกในครรภ์ได้ใช้ CUT&RUN เพื่อตรวจสอบการมีส่วนร่วมของโปรตีน BCL11A ในการเป็นตัวกลางในการทำงานของบริเวณยีน HBBP1 ^{[ 12 ] [ 13 ]}ซึ่งเน้นย้ำถึงเป้าหมายที่มีศักยภาพสำหรับการแก้ไขจีโนมเพื่อ การรักษาโรค ฮีโมโกลบิน

กลุ่มวิจัยได้ใช้ CUT&RUN เพื่อระบุตัวกลางที่เกี่ยวข้องกับ การหยุดชะงัก ของนิวคลีโอโซมระหว่างการถอดรหัส DNA ^{[ 14 ]}ซึ่งเป็นการตรวจสอบความถูกต้องของกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับเอพิเจโนมิกส์ เชิง โครงสร้าง

ในมนุษย์และลิงเขียวแอฟริกัน นักวิจัยที่ใช้ CUT&RUN พบว่าโปรตีน CENP-B (โปรตีนสำคัญในการสร้างเซนโทรเมียร์) และไซต์การจับนั้นมีความเฉพาะเจาะจงกับเซนโทรเมียร์ของลิงใหญ่^{[ 15 ]}ซึ่งเป็นการแก้ไขความขัดแย้งที่ว่า CENP-B ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของเซนโทรเมียร์เทียมนั้นไม่จำเป็น

เช่นเดียวกับวิธีการจัดลำดับดีเอ็นเอความเร็วสูงหลายวิธี CUT&RUN-seq สร้างชุดข้อมูลขนาดใหญ่มาก ซึ่งจำเป็นต้องใช้วิธีการวิเคราะห์ทางคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสม เพื่อทำนายตำแหน่งการจับของดีเอ็นเอจากข้อมูลจำนวนการอ่านของ CUT&RUN-seq จึงได้มีการพัฒนาวิธีการระบุจุดสูงสุด (peak calling ) ขึ้นมา

การระบุตำแหน่งพีคเป็นกระบวนการที่ใช้อัลกอริทึมในการทำนายบริเวณของจีโนมที่ปัจจัยการถอดรหัสจับโดยการค้นหาบริเวณของจีโนมที่มีการอ่านที่แมปไว้จำนวนมากจากการทดลอง ChIP-seq หรือ CUT&RUN-seq MACS เป็นอัลกอริทึมการระบุตำแหน่งพีคที่ได้รับความนิยมเป็นพิเศษสำหรับข้อมูล ChIP-seq ^{[ 16 ]} SEACR เป็นตัวระบุตำแหน่งพีคที่มีความคัดเลือกสูงซึ่งตรวจสอบความถูกต้องของ CUT&RUN สำหรับชุดข้อมูลที่มีค่าลบที่แท้จริงที่ทราบแล้ว^{[ 17 ]}เมื่อไม่นานมานี้ การศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องมือระบุตำแหน่งพีคหลายตัว ซึ่งรวมถึง MACS2, SEACR, GoPeaks และ LanceOtron ได้ประเมินประสิทธิภาพของเครื่องมือเหล่านี้ในชุดข้อมูล CUT&RUN ที่มีการดัดแปลงฮิสโตนหลายแบบ ซึ่งให้คำแนะนำเกี่ยวกับจุดแข็งและข้อจำกัดของแต่ละวิธี^{[ 18 ]}

เพื่อระบุโมทีฟการจับ DNA ที่เป็นสาเหตุสำหรับการเรียกจุดสูงสุดของ CUT&RUN-seq สามารถใช้โปรแกรมค้นหาโมทีฟ MEME กับลำดับ CUT&RUN ได้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้เมทริกซ์การให้คะแนนเฉพาะตำแหน่ง (PSSM) ร่วมกับเครื่องมือการจัดเรียงและการค้นหาโมทีฟ (MAST) เพื่อระบุโมทีฟในจีโนมอ้างอิงที่ตรงกับลำดับการอ่านที่ได้รับ^{[ 4 ]}กระบวนการนี้ช่วยให้สามารถระบุโมทีฟการจับปัจจัยการถอดรหัสได้ หรือหากทราบโมทีฟการจับมาก่อนแล้ว กระบวนการนี้สามารถใช้เพื่อยืนยันความสำเร็จของการทดลองได้^{[ 19 ]}

ข้อจำกัดหลักของ CUT&RUN-seq คือความเสี่ยงที่จะเกิดการย่อย DNA มากเกินไปเนื่องจากจังหวะเวลาที่ไม่เหมาะสมของปฏิกิริยา MNase ที่ขึ้นอยู่กับแคลเซียม ข้อจำกัดที่คล้ายกันนี้มีอยู่ในโปรโตคอล ChIP-Seq ในปัจจุบัน ซึ่งการตัด DNA ด้วยเอนไซม์หรือคลื่นเสียงต้องได้รับการปรับให้เหมาะสม เช่นเดียวกับChIP-Seqจำเป็นต้องใช้แอนติบอดีคุณภาพดีที่กำหนดเป้าหมายโปรตีนที่สนใจ

• Sono-Seq : เหมือนกับ ChIP-Seq ทุกประการ แต่ไม่มีขั้นตอนการตกตะกอนด้วยภูมิคุ้มกัน
• HITS-CLIP : หรือเรียกอีกอย่างว่าCLIP-Seqใช้ในการตรวจจับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับRNAแทนที่จะเป็น DNA
• PAR-CLIP : วิธีการระบุตำแหน่งการจับของโปรตีนที่จับกับ RNAใน เซลล์
• RIP-Chip : คล้ายกับ ChIP-Seq แต่ไม่ใช้วิธีการเชื่อมโยงข้าม และใช้ การวิเคราะห์ ไมโครอาร์เรย์แทนการลำดับดีเอ็นเอ
• SELEX : ใช้ในการกำหนดลำดับการจับกันที่เป็นไปตามฉันทามติ
• Competition-ChIP : วัดพลวัตการทดแทนสัมพัทธ์บนดีเอ็นเอ
• ChiRP-Seq : วัดปริมาณ DNA และโปรตีนที่จับกับ RNA
• ChIP-exo : ใช้การบำบัดด้วยเอ็กโซนิวคลีเอสเพื่อให้ได้ความละเอียดระดับเบสคู่เดียว
• ChIP-nexus : แนวทางที่อาจปรับปรุงChIP-exo ได้ โดยสามารถให้ผลลัพธ์ที่มีความละเอียดสูงถึงระดับเบสคู่เดียว
• DRIP-seq : ใช้แอนติบอดี S9.6 ในการตกตะกอนไฮบริด DND:RNA สามสายที่เรียกว่าR- loops
• TCP-seq : โดยหลักการแล้วเป็นวิธีการที่คล้ายคลึงกันในการวัดพลวัตการแปล mRNA
• DamID : ใช้หลักการเพิ่มความเข้มข้นของลำดับดีเอ็นเอที่มีการเติมหมู่เมทิลเพื่อตรวจจับปฏิกิริยาระหว่างโปรตีนและดีเอ็นเอโดยไม่ต้องใช้แอนติบอดี

• ชิปออนชิป
• ชิป-ซีค
• ตัดและติดป้าย
• ลำดับ ChIL
• ไคพีพี-เอ็กโซ
• MNase-seq