Nature:谢晓亮课题组发表新型单细胞全基因组分析技术
生物通报道:对细胞进行单个分离、研究、和比较有助于细胞异质性和基因组不稳定研究。最常见的单细胞测序应用是在肿瘤研究领域。哈佛大学终身教授、美国科学院院士谢晓亮教授是单细胞测序其中一种技术路线的研发人。
2015年谢教授课题组在单细胞全基因测序研究领域曾取得重要进展,利用“eWGA”扩增方法,大幅提高了扩增的均匀性和准确性,可同时检测出单细胞中的小片段拷贝数变异和高精度的单核苷酸变异,该方法还具有基因组的高覆盖率,有效降低外源污染。
2017年4月14日,北京未来基因诊断高精尖创新中心*(Beijing Advanced Innovation Center for Genomics,ICG)联合北京大学生物动态光学成像中心(Biodynamic Optical Imaging Center,BOIC)、哈佛大学、麻省理工大学又在《Science》杂志发表了一篇有关单细胞测序的重要报道。
这是一项经过改良的单细胞全基因组扩增(whole-genome amplification,WGA)方法,被称为“通过转座子插入的线性放大(Linear Amplification via Transposon Insertion,LIANTI)”。利用Tn5转座子(含T7启动子)随机将DNA切碎,使得DNA样本得以线性放大。
WGA是单细胞测序技术的关键。目前的WGA技术方法仍存在一些局限性,比如准确度、基因拷贝数空间分辨率、保真度都有待提高。
为了应对这些问题,不仅需要从技术改进下手,谢教授课题组还提出了“构建无偏见细胞基因组文库(making an unbiased library)”的概念
本文的第一作者哈佛大学化学与化学生物系的陈崇义(Chongyi Chen)等人用新方法检测了被紫外线照射过的单个人类细胞的单核苷酸突变(single-nucleotide variations,SNV)。
实验结果明显胜于目前已知的其他方法,使微小-(micro-)-基因拷贝变异(copy-number variation, CNV )的分辨率达到了kb(kilobase,千碱基)水平。这使得直观地观察DNA的随机复制起点成为可能。
研究还发现了,单细胞基因组中所观察到的主要的胞嘧啶到胸腺嘧啶(C-T)的突变,通常起因于人工进行的细胞裂解操作,这一操作导致了胞嘧啶的脱氨基作用。至于如何改善这种不可避免的误差。研究人员提出可以通过与同类细胞的序列进行比较得以修正。本篇报道已鉴定出单个人类细胞的SNVs频谱,揭示了SNVs在全基因组内的非随机分布。
