综述：CUT&RUN技术在染色质分析中的强大应用：聚焦神经精神疾病

这篇综述系统阐述了CUT&RUN（靶向切割释放核酸酶技术）作为染色质分析的新兴工具，如何突破传统ChIP-seq（染色质免疫沉淀测序）的技术瓶颈，通过微球菌核酸酶（MNase）靶向切割实现高灵敏度、低背景的蛋白-DNA互作检测，为解析神经精神疾病（如成瘾、抑郁）中转录因子（TFs）、组蛋白修饰（如H3K27me1/3）及染色质三维结构的分子机制提供全新视角。

　　

染色质调控与神经精神疾病的分子拼图

基因表达的精密调控依赖于染色质重塑、组蛋白修饰与转录因子的复杂互作网络。神经精神疾病如成瘾和抑郁症的核心，正是这些分子机制的失调。传统染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）虽能绘制蛋白-DNA互作图谱，但其依赖甲醛交联、需要百万级细胞等局限，阻碍了对脑区特异性和稀有细胞群的研究。

CUT&RUN的技术革新

CUT&RUN（Cleavage Under Targets & Release Using Nuclease）通过融合微球菌核酸酶（MNase）与蛋白A/G，在完整细胞核内实现抗体导向的靶向DNA切割。相比ChIP-seq，其优势在于：

1. 1.

   超高灵敏度：仅需10,000个细胞即可检测稀疏的转录因子结合位点（如ΔFOSB）；

2. 2.

   低背景噪声：MNase的局部切割避免全基因组随机片段化；

3. 3.

   三维结构保留：完整核内操作反映天然染色质构象。

神经机制的新发现

在成瘾研究中，CUT&RUN首次揭示ΔFOSB仅有15%结合于启动子区，而85%富集于基因体和增强子（如H3K27ac标记区域），颠覆了传统认知。更发现其与染色质重塑复合物SWI/SNF的BRG1协同调控可卡因诱导的转录编程。

早期应激（ELS）研究则通过H3K27me1（组蛋白H3第27位赖氨酸单甲基化）的CUT&RUN图谱，发现这种修饰作为"染色质伤疤"介导终身的应激易感性。在阿尔茨海默症人脑样本中，该技术还捕捉到认知相关DNA断裂的异常丢失。

多组学整合的突破

结合单细胞RNA测序，CUT&RUN揭示D1型中棘神经元（D1-MSNs）中ΔFOSB结合与转录变化的高度一致性，而D2型神经元则呈现"结合-表达解耦"现象。此外，H3K4me3（激活标记）与H3K27me3（抑制标记）的共定位被证实构成细胞特异性的"待命"染色质状态，解释为何相同修饰在不同神经元中产生差异调控。

未来挑战与前景

尽管CUT&RUN在低丰度转录因子检测和抗体优化上仍需改进，其已为神经精神疾病研究开辟新径。从解析核膜关联域（LADs）与精神分裂症风险基因的关系，到揭示雌激素受体α（ERα）在性别差异发育中的作用，这项技术正逐步拼凑出染色质动态与脑疾病的完整分子拼图。