记2015基因组学前沿研讨会之单细胞组学

[2015/7/21]

　　最近几年，关于单细胞测序的报道日益增多。事实上，单细胞测序是一个新兴的领域。据了解，单细胞测序萌芽于2010年，13年左右才真正发展起来。2014年，单细胞测序的应用被列为《自然—方法学》(Nature Methods)年度最重要的方法学进展。2015基因组学前沿研讨会将单细胞组学单独列为一个单元，可见单细胞测序在当前基因组学前沿研究中的热度。

　　本次研讨会上，报告主题涉及单细胞组学领域的报告人，包括美国哈佛大学终身教授谢晓亮博士,美国德克萨斯大学达拉斯分校张奇伟博士，厦门大学杨朝勇博士，中国科学院重庆绿色智能技术研究院王德强博士，北京大学汤富酬博士，美国贝勒免疫研究所林巍博士，华中科技大学宁康博士，南方科技大学贺建奎博士，华中农业大学李响同学等。

　　事实上，即使是来源相同的单个细胞，由于随机生物过程和环境扰动的原因，彼此在许多方面也存在差异，即细胞的异质性。常见的基因组测序技术避免不了这一现象带来的影响，基于这一原因，研究人员开启了单细胞测序技术的探索之路。此次研讨会的单细胞组学单元中也有多个报告涉及了单细胞/单分子测序技术的最新进展。

　　其中，谢晓亮教授，于2012年在Science发表的论文中推出了一项新技术，多重退火和成环循环扩增技术(Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles, MALBAC)。这项技术能从一个细胞的基因组中，分离出DNA。据了解，这种技术能降低PCR扩增偏倚，使得单细胞中93%的基因组能够被测序。从而使得检测单细胞中较小的DNA序列变异变得更容易，也能够发现个别细胞之间的遗传差异。这样的差异可以帮助解释癌症恶化的机制，生殖细胞形成机制，甚至是个别神经元的差异机制。目前，这项技术已经应用到体外受精以及肿瘤的个性化治疗中。

　　来自厦门大学的杨朝勇教授，运用液滴微流控技术进行高通量的单细胞检测，包括分离，处理和分析DNA、RNA和蛋白质，这种技术是在微流控芯片上发展起来的一种操纵微小体积液体的全新技术。在传统的液滴微流控技术基础上,将“油包水”改成“油包琼脂糖”,同时杨教授提出了一种琼脂糖液滴微流控技术。这项技术已经成功应用到蛋白结晶、酶分析、化学合成、单分子/单细胞研究等分子与细胞生物学及分析化学研究领域中。

　　据了解，上世纪90年代已有关于利用纳米孔进行核酸序列识别的报道，该方法存在DNA易位速率过快的问题。中国科学院重庆绿色智能技术研究院王德强博士，正在研发新一代单分子测序技术，在直径小于双螺旋的固态纳米孔中，通过拉伸双链DNA，减慢单个分子的双链DNA的易位速度。

　　目前，单细胞的RNA或DNA测序方法不允许同时分析转录组和基因组序列。来自深圳南方科技大学的贺建奎博士介绍到，他们利用基于新一代测序技术的策略解决了这一问题。以小鼠卵母细胞为例，这种将单个卵母细胞DNA和RNA测序合并的方法可以达到基因组的高覆盖率和低偏好性转录组的可重复性。这项技术将有助于实现生物学和医学的核目标，即将生理或病理条件下单个细胞的基因型和表型完美地联系起来。

　　从此次研讨会上单细胞组学的热烈讨论中，我们可以感受到，现在是单细胞测序的蓬勃发展阶段，相信在不久的将来，科学工作者们能解释更多的诸如遗传性疾病的成因、癌症恶化机制等问题，为精准医学和个性化医疗等临床应用提供更坚实的理论基础。

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