北京大學(xué)的謝曉亮(X. Sunney Xie) 教授及黃巖誼(Yanyi Huang)教授是這篇論文的共同通訊作者。
謝曉亮教授是單分子生物物理化學(xué)和相干拉曼散射顯微成像的開(kāi)拓者之一，其研究組在離體實(shí)驗(yàn)及活細(xì)胞內(nèi)生物系統(tǒng)在單分子水平的動(dòng)力學(xué)研究方面取得了不少重要的成果，尤其是單分子熒光顯微技術(shù)，比如相干拉曼顯微成像技術(shù)(CARS、SRS)等方面成果斐然。近年來(lái)，他又在單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)上取得突破，發(fā)表了不少重要成果。黃巖誼教授課題組主要致力于發(fā)展應(yīng)用于集成生物學(xué)研究的新技術(shù)。
過(guò)去二十幾年里，隨著基因測(cè)序技術(shù)水平的提高以及千人基因組計(jì)劃、癌癥基因組計(jì)劃、Meta-Hit計(jì)劃等重大國(guó)際合作項(xiàng)目的相繼開(kāi)展，基因組研究日漸被推向高潮。
然而，一直以來(lái)的測(cè)序材料都是數(shù)百萬(wàn)甚至更多細(xì)胞的混合DNA樣本。這種方法能夠得到全基因組序列信息，但是對(duì)其進(jìn)行研究得到的結(jié)果只是一群細(xì)胞中信號(hào)的平均值，或者只代表其中占優(yōu)勢(shì)數(shù)量的細(xì)胞信息，單個(gè)細(xì)胞獨(dú)有的特性被忽視。
另一方面，有些樣品稀少無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，樣品量不足以進(jìn)行全基因組分析，例如腫瘤循環(huán)細(xì)胞、組織微陣列、早期發(fā)育的胚胎細(xì)胞等。這些都是全基因組測(cè)序遇到的難題。
作為“在單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)基因組進(jìn)行測(cè)序”的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)能夠解決上述難題。與傳統(tǒng)的全基因組測(cè)序相比，單細(xì)胞測(cè)序不僅測(cè)量基因表達(dá)水平更加精確，而且還能檢測(cè)到微量的基因表達(dá)子或罕見(jiàn)非編碼RNA，其優(yōu)勢(shì)是全方位和多層次的。近年來(lái)單細(xì)胞基因組學(xué)揭示出了各種生物學(xué)過(guò)程，如腫瘤進(jìn)化、胚胎發(fā)育和神經(jīng)體細(xì)胞嵌合前所未有的細(xì)節(jié)。
下一代測(cè)序的全基因組擴(kuò)增(WGA)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用于確定單細(xì)胞基因組特征。WGA的高度均一性和保真度是精確測(cè)定CNVs和SNVs等基因組變異的必要條件。擴(kuò)增產(chǎn)量沿基因組波動(dòng)及SNV識(shí)別假陽(yáng)性及假陰性結(jié)果限制了當(dāng)前流行的WGA方法。
在這篇新文章中研究人員報(bào)告稱，他們開(kāi)發(fā)出了一種乳液WGA (eWGA)方法來(lái)克服這些問(wèn)題。他們將單細(xì)胞基因組DNA分到油溶液包裹的大量(105)微微升水滴中。每個(gè)水滴中只包含少量的DNA片段，在反乳化作用之前每個(gè)水滴便達(dá)到了DNA擴(kuò)增的飽和，因此將片段間擴(kuò)增的差異被降至最小程度。研究人員進(jìn)而采用MDA對(duì)eWGA方法進(jìn)行了原理證明。
研究人員表示，這種容易操作的方法可實(shí)現(xiàn)在單個(gè)人類細(xì)胞中同時(shí)檢測(cè)CNVs和SNVs，大大改善了擴(kuò)增均一性和精確度。
