In this interview, Professor Amos Tanay discusses the role of single‑cell epigenomics in the context of the Human Cell Atlas (HCA). He explains how emerging single‑cell technologies—RNA‑seq, bisulfite (DNA‑methylation) sequencing, ATAC‑seq, Hi‑C, and multi‑omics approaches—enable the systematic profiling of millions of cells, revealing the regulatory potential and dynamic cell‑state trajectories that underlie tissue organization. Tanay highlights the scaling challenges of generating hundreds of thousands to millions of reads per cell, the economic and technical constraints, and the need for robust statistical frameworks to extract signal from sparse data. He delves into the conceptual debate between deterministic and stochastic models of cellular regulation, arguing that single‑cell epigenomic maps can help resolve this by providing hierarchical taxonomies of cell states. The conversation also covers the importance of integrating epigenomic data with transcriptomic profiles to infer regulatory networks, the future of high‑throughput, cost‑effective assays, and how these advances will empower the HCA’s goal of a comprehensive, mechanistic cell‑type atlas. Throughout, Tanay balances optimism about the transformative potential of single‑cell epigenomics with a realistic appraisal of current technical limitations.
Chapters
אני מנסה לדבר עםכם על סינגל-סל אפיג'יונומיקה
בתקופה של ה-HCA היום, ואני מנסה להעביר
את זה בקונטקסט, אז אני אעביר איזה
מנסה לא ללכת לדבר ספציפי או לתקופה, אבל אני רוצה להעביר את הפרסומת. אז אני חושב שהמסגרת הראשונה שאני רוצה
להעביר, אתם לא צריכים להתכוון, אוקיי?
היא שהאטלס של ה-UMSL הופכה בנושא שלנו, כדי לצייר מולקולי פרקטים מולקוליים של פרקטים מולקוליים בצורה סינגרסלית.
זאת היותקה הגנומית, זאת היכולת להסביר מיליאנים של גלגולים בסיסטמטית ובצורה רובוסת ואוטומטית שכתוב את הדבר הזה באמת ויש הרבה דברים
היום בפנים על כל מיני שאלות על
איך להכניס את זה, אבל אני חושב שזה עדיין האסן, אוקיי? אז זו היכולת להחליט מיקרוסקופיה שהייתה לראות קצת סלולים תלמיד, להחליט גנומיקה שהייתה עבירה על הרסולות המיקרוסקופית, כדי להכניע גלגולות ביחד, ולהכניעות אותן ביחד לדברים שיכולים להחליט ארוכים לגלגולות אינדיבידואליים. הגלגולה היא במהלך הזה. ולפעמים כמה זמן בעולם של הפרויקט הזה, המערכת תהיה ליניאקית, כמו שקראים. אז זה יהיה על טקסונומי ומסגרת היררכית של גלגולים. וזה מיוחד, אוקיי? אז השיחה של העת ה-20 נראה שהיא נותנת לרפואה טובה לדעת המסגרת הטקסונומית. אבל אנחנו צריכים להיות גדולים סטאנט-קולקטורים לפעמים במהלך, כי זו האסנס. אלה הטובים הקבוצים החדשים שאנחנו רוצים לנסוע להקבוצה.
אז נתחיל עם קבוצה פשוטה, מגדלת אותה,
מגדלת אותה בקבוצות, זה מאוד מאוד מיוחד. זה לא משהו שאנחנו יכולים לתחת את. ואולי אפילו זה יהיה קבוצה גדולה ומאוד מיוחדת לביולוגיה. אבל, אוקיי, אז אנשים מגיעים מאוד ללכת למעלה של 300 שנים במדע בפעם או שנה או שניה, אז הם רוצים ללכת במהלך הלינארית במהלך הדרוויני-וודינגטוני, במהלך שהדעה היא לקחת את התלמידים האלה ולהכניס אותם, להכניס אותם למהלכים התפתחים, ואז אפילו לנסות להחליט איזשהם מהמהלכים עם דרך ולדבר על וכך דווקא, זה גם מאוד מעניין.
הנה, הסיבה שלנו או המסכנון שלנו אולי לא יותר אידיאלי, אבל יש טכנולוגיות מאוד מיוחדות לדרך הזאת.
אבל אפילו אם אנחנו יכולים לעשות דרך סיסטמטית לתרשם רשימים של הרבה רשימים והרבה רשימים, אנחנו נמצא עם איזשהו דבר אספקטי, שזה חלק מהספק של ביולוגיה, וזה הקבוצה שהגלגולים לא כנראה מכניסטים דטרמיניסטיים, ושמשכנענו לא עובדים נכון לגלגולות מיוחדות. בלופרינט, תמיד, כל מה שקורה הוא נכון. זה לא רק ככה, אנחנו יודעים את זה כבר. אנחנו לא צריכים פרויקט להגיד לנו את זה.
אז יש הרבה עבודה מختלפות שיכולות להתמודד עם איזשהו עבודה מולקולרית אידיאליזטית.
אז אנחנו יכולים לתמודד ולעבוד על טקסטונומיה של העבודות האלה, אפילו אם השאלה לא דטרמיניסטית, בגלל שהן פשוט כאן, וזה נראה שהביולוגיה נתן לנו לעשות את זה, בגלל הנקודה של המפקד או המשך, המשך של עבודות, שכנראה נמצאים במשך שלי, זה לא אינפיניטי, אוקיי? וזה גדול גדול בין כל מיני תנאים ותנאים פיזיולוגיים אחרים.
אבל זה לא אומר שהתנאים שהם נמצאים במשך הזה כמתנאים מולקולריים, הם תמיד נמצאים.
וזה נגמר עדיין יותר כשאנחנו מנסים לדבר על המערכת, זה היה מנצח פה ב-1 או 2 דקות.
שאתם יודעים, אנחנו הולכים לקחת סנאפשוט של
סלולים ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם ולכתוב אותם אחתה מהן באמת בצורה גדולה.
אבל אם אנחנו רוצים להסתכל על איך תנועה מסוימת יכולה להתכוון, אפילו לזמן, כמו שהזמן נמשיך, או יותר קטנית לכל מיני התעבירות, דרוגים, זה משהו שלא נצטרך במהפכה שהתכוונו את התנועה. ואני חושב שזה כאן שהאפיגנטיקה מתחילה להיות מאוד מאוד מיוחדת. אז התגובה שלי, עוד פעם, אתה לא צריך להתכוון, היא שהאפיגנומיקה של סינגל-קרקע יכולה להחליט להבין על מכניסים רגולטוריים, על פוטנציאל
התפקידים, ועל סינגל-קרקעי ריסקים, זה משהו שיהיה מאוד קשה לעשות עם אספקטים מולקולריים אחרות של הקרקע, למשל, אנליסיסי התקשורת.
אז אתם יודעים, אני חושב שזה המשקל
הראשון שלנו למיוחד עם המכניסם המשקל המשקל
המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל
המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל המשקל אז למה אני חושב, למה אני עושה את המסגרת הזאת? יש כל מיני דעות במחקר של המשך 50 שנים באפיג'נטיקה, שמודרנות שלמיד איזשהו מה זה נכון. ושוב, זה לא ברור למה.
אבל לפחות זה נראה, למשל, שהמטילציה ה-DNA מתחילה להתמודד ולהתמודד עם הפרוגרמה המסגרת של
החלקה, אז זאת אומרת, אתם יכולים לקחת שני סלולים שהם אידנטיקליים לפרופילה של הטרנסקריפון,
אבל יש פה פרופילה של מטילציה אידיאלית, יש פה מטילציה, אולי המטילציה היא לא
מטילציה פה, והיא מטילציה שם, ויכול להיות שכשהוא יביא סיגנל, הארץ, הסלול שהיא אידיאלית לפרופילה של טרנסקריפון, אבל המשפחה שהיא לא מטילה תרצה להתגלגל והאחרון לא תרצה. זאת אומרת, זה נותן לנו חשיבה אפשרית להתגלגל את המדינה או את המדינות התהליכים של החלקה. עניין אחר.
עבודה קרומוזומית. אז כל זאת, זו עבודה גנטית או
אפי-גנטית, היא, כמובן, חזקה לתוך הנוקלוס.
זה מודל סינגלית של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים
של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של סטיילים של בגלל שהצלבים הם קרומוזומים בנקודת. אז עוד פעם, שני צלבים שיכולים להיות אינטרסיבליים בנקודת, אחד מהם, סטיילים ושתיים מהם יכולים להצליח את זה בלעדת, אבל אחד מהם יכול להצליח את ההתאמה שהצלב שלו ככה שהצלב שקוראים לו יפה, והנקודה יקרה
לגן הזה, כדי שאחד מהם יכול להצליח
בנקודת, ולא משהו יקרה.
אוקיי, אז זאת רק מוטיבציה, אז יכולים
אנחנו לעשות את זה? כי עד כן זה לא קרה באמת, אוקיי? יש כל מיני סטוקים מעניינים, למה זה?
אז סינגסלר נאי-סיק, זה היה מזמין פה,
התחילה במשך השנים האחרונות, והייתה מסכנית מהתלמידים
הראשונים שהחלטו על מיליארד ועד מיליארד רידים בגלל קהילה קטנה מאוד קטנה מאוד קטנה
מאוד קטנה מאוד קטנה מאוד קטנה מאוד
קטנה מאוד קטנה מאוד מאוד קטנה מאוד
קטנה מאוד קטנה מאוד קטנה קטנה מאוד קטנה קטנה מאוד קטנה מאוד מאוד קטנה
מאוד קטנה מאוד קטנה 50,000-100,000 רידים כל
סל וכדאי שאני מדליק מאוד כאן המצב של רידים, קטנה בגלל שזה עדיין, בסופו של דברים אקונומיים, זה הדבר המסגרון של רידים כל סל.
אז זה לא באמת משנה כמה רידים
אנחנו יכולים לעשות עכשיו, זה האקונומיה שהיא
באמת נחלתנו מהעבודה של מיליונים ומיליונים.
אבל זה כבר מאוד, מאוד טוב. זאת אומרת שאנחנו יכולים לעשות אקספירמנטים רוטיאנטיים עם אלפים סלטים. כשאנחנו מדברנו על סינגל-סל בסולפיד-סייקונסינג, שזה אחד
המדעים הגדולים לתפקיד דנ-אם-אי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי-לי-טי אבל אני חושב שמאה טכניות מגיעות עדיין נתנים לנו ללכת
לאט 100, 200, 300,000 רילים בשל וגם עדיין עבודות בצורה של סייקונסינג ופרופילה. זה משהו מאוד מעניין, וזה יכול להגיד
לנו הרבה על פוטנציאל הרגלטורי של סל,
זאת אומרת, עבודות מגיעות.
אם אנחנו מדברים על ה-IC, עוד פעם,
הסיבה שהייתה קשה מאוד ולא גדולה מאוד, היום יש יש אצלנו אצלים שיכולים לעשות עדיין עשרות ותשעים של אי-C של סינגל-סל
ולגבי זאת, לגבי 1,000,000 ריטים של סל
לעבוד על 200,000 או 300,000. וכמובן, אנשים מדברים הרבה על א-TAC, טכניקה אחרית שהיא מגיעה לנו לתפקיד ולמטה של
עבודה קרומוזומלית במיוחד גדול.
פרופילים מודרניים, זה עדיין יותר מנצחי וצריך להתקדם יותר. אז אני רוצה להחזיר כמה דקות, אני לא יש הרבה יותר מזה, כדי לתת לכם רגעיית שלי למה ולמה את הטכניקות של אפיג'יונומיקה סינגלסלר, איך להתקדם ואיך לא להתקדם, או איך יהיה קשה לתקדם. אז ה-RNA-Seq של סינגלסלר הוא מצוין ידוע של התקדמות. ואחת הרגעות היא שגם אם אנחנו פרויקטים רק איזשהו רנאי של הסל, בואו נגיד 5% אם אנחנו אופטימיסטים, אוקיי? הסיגנל לזרחים של זה הוא מאוד מאוד טוב, כי כשאנחנו פרויקטים מולקול רנאי, אנחנו כמעט בטוחים שזה היה שם בסל הזה. אז זו חשיבה סטטיסטית מאוד גדולה לספק הזה, וזאת אומרת שזה יכול לספק. אני לא יש לי זמן ללכת אליהם, אלא זאת אומרת שהקלעה או, סליחה, החלטה הסטנדרטית או החלטה על ההסתכלות של ה-RNA בחלקה היא ספקה מאוד יפה עם הרבה חלקים שאנחנו בעצם פרופילים. אז כאילו, אחת על רעיון שקל של הרבה חלקים, בסופו של דבר, אוקיי? זה מאוד, מאוד יפה, אוקיי? זאת למה ה-RNA חלקה סינגלית בעצם היא כל כך סוציאלית. כשאתם חושבים על דניו-מטילציה, זה גם משהו שמשכנע מאוד. והרעיון בגלל זה, זה שהמטילציה האינדיבידואלית שלנו, כשאנחנו עושים מטילציה אינדיבידואלית, אם אנחנו עושים סייקונסייה בויסולפי, זה משהו שיש תוצאות פוזיטיבות ונגטיבות מאוד נגטיבות ונגטיבות פוזיטיבות ונגטיבות פוזיטיבות. כי כשאנחנו סייקונסיים את המולקול, אנחנו יודעים מה המטילציה הייתה בגלל זה.
התחילה זה אולי מאוד רחוק מהאופטימה, אבל
כשמשהו נפגש, כשהדת נפגש, אנחנו יודעים שזה נפגש, אנחנו לא מנסים להשתמש בזה כאילו סיגנל, משהו שאנחנו צריכים לעשות ב-Single Cell
RNA-Seq או בטכניקות אחרות. אז זאת אומרת, ואני לא יודע לנסות
ללכת לתוך האווירות, אנחנו יכולים לדבר על זה לאחר כך אם רוצים, שהסקלינג יהיה גורמנטי וזה יהיה מאוד מעניין. אם אנחנו מדברים על ה-HIGH-C, הסיבה היא קצת אחרת, אבל היא גם מגיעה מאוד טוב, בגלל שהיום אנחנו ממייסים קונטקטים ספציפיים. וההקטקטים הם נכון עם גדול גדול. בטח, אנחנו מפקדים רק איזשהם הקטקטים שהם נגדלים ההתקדמות הכרמוזומלית, אבל פה יש לנו קבוצה סטרוקטרית מאוד גדולה, אז זה אולי היחידה היחידה שהייתה שהייתה אפשרה לעשות אימפוטציה באפיגיונומיה סינגלית, בגלל שיש קצת קונפיגוריה של הקטקטים שהם פשוט לא מוכנים בנושא הסטרוקטרי. אז זה יכול להתקדם מאוד טוב. הרבה-הרבה טכניות של אפיגיונומיקה סינגל-צייל עומדות או מתפתחות, ויכולים לנסוע את היכולת להסכם אותה למה אנחנו באמת רוצים להצליח.
ואני חושב שיש כמה-הרבה פרומציות לדברים מעניינים שיכולים לעבוד עם זה. אז רק כדי לסמור, אפיג'ינומיקה של סינגל-סל
יכולה להיות יותר אפקט כשאנחנו נותנים אותה למשהו שקיימת זכויות. אנחנו רוצים ללכת יותר מאחור מהפנומנולוגיה של סינגל-סל, RNA-seq, אז אנחנו צריכים משהו שתגידל על הפוטנציאל של סל כדי להתגלגל על משהו, זאת אומרת שאנחנו צריכים לפרופיל משהו שקיימת, שהסל קיימת עם זה קלוניאלית.
אז פרופילות זכויות, פרופילות אפיג'ינומיקה שקיימות קלוניאלית יותר סביבות של RNA. אנחנו צריכים לדבר ולהחזיר במיוחד על איך
אנחנו רוצים להתמודד עם האפיגנומיה עם RNA. אז אנחנו רוצים להתמודד עם אף אחד מהם בשבילו ולהתמודד עם כל מיני מרקרים?
או אם אנחנו רוצים ללכת כל הזמן
ולמצוא אותם יחסים, מה שיכול להיות יותר אקספנטי ומתקדם? זה מאוד אופן.
ולאחר כך, אני יכול ללכת לתיאור הזה, איפה ה-single-cell epigenomics יכול להצליח להבין על מכניסים רגולטוריים לתפקידות פוטנציאליים ולריסון. אני חושב באמת שזה נותן לנו הזדמנות מיוחדות למטה-מטרות של ה-HCA.
אני חושב שכמובן עם חלק מהטכנולוגים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים המשכנעים סינגלסל אפיג'נומיקה עדיין מדבר על המדבר בצורה אינטרסלולרית, וזה משהו שמתייחס לאחרות עבודה מאוד סיסטמטית לנסוע את כל המדברים בצורה בצורה האנושית. אז אני חושב שבשביל זה, זה חייבת מקום של אהבה בפרויקט הזה. תודה.
אני מסכימה לך שזה נשמע מקום של אשכרה, והטכנולוגיה, להשכחה, מתחילה לתקדם ברגע שזה יכול להוכיח את המקום הזה. יש לנו זמן לבחור שאלה או שתי.
זה יכול להיות שאלה חייבת, אבל אם במקום... לא, אבל אם במקום ואתה חייבת להחליט אחת, חושבים שאתה יכול לעשות חויצות ולהחליט אותן לאחר, אבל אם היית חייבת להחליט אחת עכשיו, מהמדעים של סינגלסטרופית ג'ונומיקה, במידה של סקאלה...
אני גבוה מאוד, אבל אני חושב ש...
גבוהה זה טוב.
אבל אני חושב שאנחנו צריכים לעשות את הצעירה למעשה מתיילציה...
מתיילציה להיות האחת.
כמעט מסוימים, אבל כמעט כמעט מסוימים, ואנחנו יקבלו הרבה יותר מזה מאחורי הטכניקות, בגלל שבסופו של זכויות, לא יש לנו דעה טובה על כל האחרים של המכניסם האפי-ג'נטי שהם באמת מתייחסים עבור משהו שבשביל זכויות תרציפית. התרציפות גם יש זכויות, אוקיי? הסל לא יכול להשכח את תרציפית שלהם אחרי חברת הסל, אבל... אבל המטילה הדניאלית יש עולם אחר, וזה מאוד מיוחד, אני חושב.
שלום, תודה על התקשורת. הייתי מזמין אם היה, אתה יודע, אחד השאלות עם האפוגנטיקה בנושא היחיד נראה להיות, אתה יודע, כמה רידים צריך כדי לסמול כולכם ושם יש עדיין דרופא קצת גדול. האם יש דעות על איך אולי רק סמל את החלקים הכי מיוחדים של האפיגנום?
כן, אני חושב שזה דבר קריטי. ואני חושב שזה דווקא מה שהחלטה את האפיגנטיקה של סינגרסל להתקדם לפרוצציה בכל מיני חברות. ואני חושב, אבל בצד השני, ההתקדמות של של עבודה על סיכונות מנצחות, למשל, ועל סיכונות סולפת או אחרות טכניות, זה באמת משהו מאוד פרקטיקלי היום. ואם אתם רוצים לחשב על זה, אוקיי, זה פרויקט שקורה אחרי הרבה שנים מנצחות, פרויקט ג'ינום האדם, נ-קוד, רודמאפ, אוקיי? יש להם הזכויות להצליח על הרבה מהתוצאות של הגנום פרויקטים, אבל גם המערכות הסיסטמציות לתאר את האפיג'ינום נותנים לנו את הקבוצים שהם צריכים להצליח עליהם. בהחלט יהיו יותר, אוקיי? אבל לפחות 95% של האינפורמציה היא כאן, ואחרי שאתם מוכנים להתאר את זה, להצליח עליהם בצורה רובוסת, עם מינימל פלס נגטיבי, אז הפרדיאם שעובד כל כך טוב לנאי, שזה לצלם הצלבים ולתלוי התוצאות בין הצלבים, זה עובד. זה עובד.
