記2015基因組學(xué)前沿研討會(huì )之單細胞組學(xué)

　　最近幾年，關(guān)于單細胞測序的報道日益增多。事實(shí)上，單細胞測序是一個(gè)新興的領(lǐng)域。據了解，單細胞測序萌芽于2010年，13年左右才真正發(fā)展起來(lái)。2014年，單細胞測序的應用被列為《自然—方法學(xué)》(Nature Methods)年度最重要的方法學(xué)進(jìn)展。2015基因組學(xué)前沿研討會(huì )將單細胞組學(xué)單獨列為一個(gè)單元，可見(jiàn)單細胞測序在當前基因組學(xué)前沿研究中的熱度。

　　本次研討會(huì )上，報告主題涉及單細胞組學(xué)領(lǐng)域的報告人，包括美國哈佛大學(xué)終身教授謝曉亮博士,美國德克薩斯大學(xué)達拉斯分校張奇偉博士，廈門(mén)大學(xué)楊朝勇博士，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院王德強博士，北京大學(xué)湯富酬博士，美國貝勒免疫研究所林巍博士，華中科技大學(xué)寧康博士，南方科技大學(xué)賀建奎博士，華中農業(yè)大學(xué)李響同學(xué)等。

　　事實(shí)上，即使是來(lái)源相同的單個(gè)細胞，由于隨機生物過(guò)程和環(huán)境擾動(dòng)的原因，彼此在許多方面也存在差異，即細胞的異質(zhì)性。常見(jiàn)的基因組測序技術(shù)避免不了這一現象帶來(lái)的影響，基于這一原因，研究人員開(kāi)啟了單細胞測序技術(shù)的探索之路。此次研討會(huì )的單細胞組學(xué)單元中也有多個(gè)報告涉及了單細胞/單分子測序技術(shù)的最新進(jìn)展。

　　其中，謝曉亮教授，于2012年在Science發(fā)表的論文中推出了一項新技術(shù)，多重退火和成環(huán)循環(huán)擴增技術(shù)(Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles, MALBAC)。這項技術(shù)能從一個(gè)細胞的基因組中，分離出DNA。據了解，這種技術(shù)能降低PCR擴增偏倚，使得單細胞中93%的基因組能夠被測序。從而使得檢測單細胞中較小的DNA序列變異變得更容易，也能夠發(fā)現個(gè)別細胞之間的遺傳差異。這樣的差異可以幫助解釋癌癥惡化的機制，生殖細胞形成機制，甚至是個(gè)別神經(jīng)元的差異機制。目前，這項技術(shù)已經(jīng)應用到體外受精以及腫瘤的個(gè)性化治療中。

　　來(lái)自廈門(mén)大學(xué)的楊朝勇教授，運用液滴微流控技術(shù)進(jìn)行高通量的單細胞檢測，包括分離，處理和分析DNA、RNA和蛋白質(zhì)，這種技術(shù)是在微流控芯片上發(fā)展起來(lái)的一種操縱微小體積液體的全新技術(shù)。在傳統的液滴微流控技術(shù)基礎上,將“油包水”改成“油包瓊脂糖”,同時(shí)楊教授提出了一種瓊脂糖液滴微流控技術(shù)。這項技術(shù)已經(jīng)成功應用到蛋白結晶、酶分析、化學(xué)合成、單分子/單細胞研究等分子與細胞生物學(xué)及分析化學(xué)研究領(lǐng)域中。

　　據了解，上世紀90年代已有關(guān)于利用納米孔進(jìn)行核酸序列識別的報道，該方法存在DNA易位速率過(guò)快的問(wèn)題。中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院王德強博士，正在研發(fā)新一代單分子測序技術(shù)，在直徑小于雙螺旋的固態(tài)納米孔中，通過(guò)拉伸雙鏈DNA，減慢單個(gè)分子的雙鏈DNA的易位速度。

　　目前，單細胞的RNA或DNA測序方法不允許同時(shí)分析轉錄組和基因組序列。來(lái)自深圳南方科技大學(xué)的賀建奎博士介紹到，他們利用基于新一代測序技術(shù)的策略解決了這一問(wèn)題。以小鼠卵母細胞為例，這種將單個(gè)卵母細胞DNA和RNA測序合并的方法可以達到基因組的高覆蓋率和低偏好性轉錄組的可重復性。這項技術(shù)將有助于實(shí)現生物學(xué)和醫學(xué)的核目標，即將生理或病理條件下單個(gè)細胞的基因型和表型完美地聯(lián)系起來(lái)。

　　從此次研討會(huì )上單細胞組學(xué)的熱烈討論中，我們可以感受到，現在是單細胞測序的蓬勃發(fā)展階段，相信在不久的將來(lái)，科學(xué)工作者們能解釋更多的諸如遺傳性疾病的成因、癌癥惡化機制等問(wèn)題，為精準醫學(xué)和個(gè)性化醫療等臨床應用提供更堅實(shí)的理論基礎。