表1 Hi-C在疾病中的文章发表情况

图1疾病Hi-C多组学研究策略

图2 文章研究思路

图3 MCF-10A和MCF-7中16-22号染色体间相互作用比较

（2）A/B compartment 差异分析
        之前的研究表明，基因组内的相互作用有两种模式：开放区（(A-type）和封闭区（(B-type）。在乳腺癌细胞系MCF-7和乳腺上皮细胞系MCF-10A基因组中鉴定出了这两种区室，MCF-10A、MCF-7的开放和封闭区域分布大体上非常相似，只有一些区域有A到B区室或者B到A区室的转化。这些转化区域中的很多基因和癌症重要通路WNT相关。

图4 A/B compartment 差异分析

（3）TAD差异分析
       MCF-10A和MCF-7基因组中大规模染色体相互作用差异和改变的基因区室内是否会对TAD形成和基因表达造成影响是未知的。为解决这个问题，用40kb分辨率来鉴定TAD边界，发现一些TAD边界是乳腺癌细胞系特有的。

图5 TAD差异分析 案例2：捕获Hi-C研究类风湿性关节炎、1型糖尿病和Crohn氏病等自身免疫疾病

       本篇文章是2016年11月18号由英国Babraham研究所Peter Fraser博士研究团队发表在Cell上，Babraham研究所一直专注于捕获Hi-C方法的研发和应用，文章先后发表在Genome Research、Nature Genetics上。

图6 捕获Hi-C揭示疾病相关机制 案例3：Hi-C揭示手指畸形机制

本篇文章发表在Cell上，采用的测序技术种类以及样本丰富程度都是第一篇乳腺癌文章达不到的。

1. 样本选择：
     手指畸形病人的血液样本、皮肤组织样本，野生小鼠胚胎干细胞、CRISPR编辑后的突变小鼠模型。
2. 测序技术种类：
     Hi-C、4C-seq、人全基因组测序、外显子测序、RNA-seq、ChIP-seq等。
3. 研究思路：
       本文从病人样本出发，采取人重测序寻找手指畸形对应的染色体变异，接着采取小鼠模型验证染色体变异是否引起染色体三维结构的变化，最终回归病人样本揭示手指畸形的机制。发现是染色体变异（缺失、复制、倒位）引起了染色体三维结构的变化，使原来的TAD边界被打破；从而远程调控元件与目的基因间的互作发生改变，引起基因表达水平改变，造成手指畸形。

图7 研究思路

4. 结果展示：
（1）人重测序寻找手指畸形相关的染色体变异
       对手指畸形病人血液样本进行人全基因组重测序，发现在三种手指畸形中均有相应的染色体变异发生。 短指：染色体缺失，包含EPHA4 及PAX3 非编码区的一端区域，并指：染色体倒位和区域复制，多指：染色体区域复制。

图8 手指畸形样本的染色体变异情况

（2）CRISPR 方法构建手指疾病的相关小鼠模型，探究染色体变异引起的染色体三维结构变化
       在小鼠模型中用4C-seq发现染色体重排导致异常表达的基因与含有Epha4 的TAD产生新的相互作用，即染色体变异引起染色体三维结构发生变化（TAD的边界改变）。 此外，本文返回到病人样本，短指、多指、并指病人成纤维细胞4C-seq结果与小鼠手指4C-seq和人Hi-C结果高度相似，在病人细胞系中已破坏的TAD导致相互作用异常。

图9 染色体变异引起染色体三维结构变化

（3） TAD边界改变导致远程调控元件和目的基因相互作用发生变化
       结合已有的ChIP-seq数据发现，边界发生变化的TAD中含有重要的增强子，这些增强子与相邻TAD内的基因有异常的互作，导致调控紊乱，造成手指畸形。

图10 增强子与基因互作紊乱

参考文献：
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