เอพิเจโนมิกส์ระดับเซลล์เดี่ยวคือการศึกษาเอพิเจโนมิกส์ (ชุด การดัดแปลง เอพิเจเนติกส์ ทั้งหมด บนวัสดุพันธุกรรมของเซลล์) ในเซลล์แต่ละเซลล์โดย การลำดับ ดีเอ็นเอระดับเซลล์เดี่ยว^{[ 2 ] [ 1 ] [ 3 ]} ตั้งแต่ปี 2013 ได้มีการสร้างวิธีการต่างๆ รวมถึง การลำดับไบซัลไฟต์ระดับเซลล์เดี่ยวทั้งจีโนมเพื่อวัดการเมทิลเลชั่นของดีเอ็นเอการลำดับ ChIPระดับจีโนมทั้งหมดเพื่อวัด การดัดแปลง ฮิสโตนการลำดับ ATACระดับจีโนมทั้งหมดเพื่อวัด การเข้าถึง โครมาตินและการ จับภาพโครงสร้างโครโมโซม

การจัดลำดับ จีโนม DNA ของเซลล์เดี่ยวจะวัดปริมาณเมทิลเลชั่นของ DNAวิธีนี้คล้ายกับการจัดลำดับจีโนมของเซลล์เดี่ยว แต่มีการเพิ่มการบำบัดด้วยไบซัลไฟต์ก่อนการจัดลำดับ รูปแบบต่างๆ ได้แก่ การจัดลำดับไบซัลไฟต์ของจีโนมทั้งหมด^{[ 4 ] [ 5 ]}และการจัดลำดับไบซัลไฟต์แบบลดการแสดงผล^{[ 6 ] [ 7 ]}

ATAC-seq ย่อมาจาก Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing ^{[ 9 ]}เป็นเทคนิคที่ใช้ในชีววิทยาโมเลกุลเพื่อระบุบริเวณ DNA ที่เข้าถึงได้ ซึ่งเทียบเท่ากับไซต์ที่ไวต่อ DNase I ^{[ 9 ]}การทำ ATAC-seq ในเซลล์เดี่ยวได้ดำเนินการมาตั้งแต่ปี 2015 โดยใช้วิธีการต่างๆ ตั้งแต่การคัดแยกด้วย FACSการแยกเซลล์เดี่ยวด้วยไมโครฟลูอิดิก ไปจนถึงการทำดัชนีแบบผสมผสาน ^{[ 8 ]}ในการศึกษาเบื้องต้น วิธีนี้สามารถแยกเซลล์ตามประเภทของเซลล์ได้อย่างน่าเชื่อถือ ค้นพบแหล่งที่มาของความแปรปรวนระหว่างเซลล์ และแสดงความเชื่อมโยงระหว่างการจัดระเบียบโครมาตินและความแปรปรวนระหว่างเซลล์^{[ 8 ]}

ChIP-sequencing หรือที่รู้จักกันในชื่อ ChIP-seq เป็นวิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ ของ โปรตีน กับ DNA ^{[ 9 ]} ChIP-seq ผสมผสานโครมาตินอิมมูโนพรีซิปิเทชัน (ChIP) กับการจัดลำดับ DNA แบบขนานจำนวนมาก เพื่อระบุตำแหน่งการจับของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ DNA [ ^{9 ]}ในด้านเอพิเจโนมิกส์ มักใช้เพื่อประเมิน การดัดแปลง ฮิสโตน⁽เช่นเมทิลเลชัน ) ^{[ 9 ]} ChIP-seq ยังมักใช้เพื่อกำหนดตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัส^{[ 9 ]}

การทำ ChIP-seq ของเซลล์เดี่ยวเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างยิ่งเนื่องจากสัญญาณรบกวนพื้นหลังที่เกิดจากการดึงแอนติบอดีที่ไม่จำเพาะ^{[ 1 ]}และจนถึงขณะนี้มีเพียงการศึกษาเดียวเท่านั้นที่ทำได้สำเร็จ การศึกษานี้ใช้ วิธี ไมโครฟลูอิดิกส์แบบหยดและความครอบคลุมต่ำทำให้ต้องจัดลำดับเซลล์หลายพันเซลล์เพื่อประเมินความหลากหลายของเซลล์^{[ 10 ] [ 1 ]}

เทคนิคการจับโครงสร้างโครโมโซม (มักย่อเป็นเทคโนโลยี 3C หรือวิธีการแบบ 3C ^{[ 11 ]} ) เป็นชุดวิธีการทางชีววิทยาโมเลกุลที่ใช้ในการวิเคราะห์การจัดระเบียบเชิงพื้นที่ของโครมาตินในเซลล์ วิธีการเหล่านี้จะวัดปริมาณปฏิสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งจีโนมที่อยู่ใกล้เคียงกันในพื้นที่สามมิติ แม้ว่าตำแหน่งเหล่านั้นจะอยู่ห่างกันหลายกิโลเบส^{[ 12 ]}ในจีโนมเชิงเส้นก็ตาม

ปัจจุบัน วิธีการ 3C เริ่มต้นด้วยชุดขั้นตอนที่คล้ายกัน ซึ่งดำเนินการกับตัวอย่างเซลล์^{[ 11 ]}ขั้นแรก เซลล์จะถูกเชื่อมโยงกันซึ่งจะสร้างพันธะระหว่างโปรตีน และระหว่างโปรตีนกับกรดนิวคลีอิก^{[ 12 ]}ซึ่งจะ "ตรึง" ปฏิสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งจีโนมได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 11 ]}จากนั้นจีโนมจะถูกตัดย่อยเป็นชิ้นส่วนโดยใช้เอนไซม์จำกัด ต่อมา จะทำการ เชื่อม ต่อ ตามความใกล้เคียงทำให้เกิดบริเวณยาวของดีเอ็นเอไฮบริด^{[ 11 ]}สุดท้าย ดีเอ็นเอไฮบริดจะถูกจัดลำดับเพื่อกำหนดตำแหน่งจีโนมที่อยู่ใกล้กัน^{[ 11 ]}

Hi-C แบบเซลล์เดี่ยวเป็นการดัดแปลง โปรโตคอล Hi-C ดั้งเดิม ซึ่งเป็นการดัดแปลงวิธีการ 3C ที่ช่วยให้สามารถกำหนดความใกล้เคียงของภูมิภาคต่างๆ ของจีโนมในเซลล์เดียวได้^{[ 13 ]}วิธีนี้เป็นไปได้โดยการดำเนินการขั้นตอนการย่อยและการเชื่อมต่อในนิวเคลียสแต่ละอัน^{[ 13 ]}ซึ่งแตกต่างจากโปรโตคอล Hi-C ดั้งเดิมที่การเชื่อมต่อจะดำเนินการหลังจากเซลล์แตกตัวในกลุ่มที่มีคอมเพล็กซ์โครมาตินที่เชื่อมโยงกัน^{[ 14 ]}ใน Hi-C แบบเซลล์เดี่ยว หลังจากเชื่อมต่อแล้ว เซลล์เดี่ยวจะถูกแยกออก และขั้นตอนที่เหลือจะดำเนินการในช่องแยกต่างหาก^{[ 13 ] [ 15 ]}และ DNA ไฮบริดจะถูกติดแท็กด้วยบาร์โค้ดเฉพาะช่อง จากนั้นจึงทำการ ลำดับดีเอ็นเอแบบความเร็วสูงในกลุ่มของ DNA ไฮบริดจากเซลล์เดี่ยว แม้ว่าอัตราการฟื้นตัวของปฏิสัมพันธ์ที่เรียงลำดับ (ดีเอ็นเอไฮบริด) อาจต่ำเพียง 2.5% ของปฏิสัมพันธ์ที่เป็นไปได้^{[ 16 ]}แต่ก็สามารถสร้างแผนที่สามมิติของจีโนมทั้งหมดได้โดยใช้วิธีนี้^{[ 17 ] [ 18 ]}นอกจากนี้ ยังมีความก้าวหน้าในการวิเคราะห์ข้อมูล Hi-C ซึ่งช่วยให้สามารถปรับปรุงชุดข้อมูล HiC เพื่อสร้างแผนที่การสัมผัสและแบบจำลอง 3 มิติที่แม่นยำและละเอียดมากยิ่งขึ้น^{[ 15 ]}

• การจัดลำดับจีโนมระดับเซลล์เดี่ยว
• เอพิเจโนมิกส์
• การจับภาพโครงสร้างโครโมโซม