北大謝曉亮、黃巖誼教授PNAS開發單細胞測序新技術

　　 來自北京大學的研究人員報告稱，他們開發出了一種基于乳液的擴增方法來抑制擴增偏移檢測單細胞拷貝數變異（CNV），同時以高精確度檢測單核苷酸變異(SNV)。這一方法能夠與各種擴增實驗方案包括廣泛使用的多重置換擴增(MDA)相兼容。這一重要的成果發布在9月4日的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。

　　北京大學的謝曉亮（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和相干拉曼散射顯微成像的開拓者之一，其研究組在離體實驗及活細胞內生物系統在單分子水平的動力學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，比如相干拉曼顯微成像技術(CARS、SRS)等方面成果斐然。近年來，他又在單細胞測序技術上取得突破，發表了不少重要成果。黃巖誼教授課題組主要致力于發展應用于集成生物學研究的新技術。

　　過去二十幾年里，隨著基因測序技術水平的提高以及千人基因組計劃、癌癥基因組計劃、Meta-Hit計劃等重大國際合作項目的相繼開展，基因組研究日漸被推向高潮。然而，一直以來的測序材料都是數百萬甚至更多細胞的混合DNA樣本。這種方法能夠得到全基因組序列信息，但是對其進行研究得到的結果只是一群細胞中信號的平均值，或者只代表其中占優勢數量的細胞信息，單個細胞獨有的特性被忽視。另一方面，有些樣品稀少無法在實驗室培養，樣品量不足以進行全基因組分析，例如腫瘤循環細胞、組織微陣列、早期發育的胚胎細胞等。這些都是全基因組測序遇到的難題。

　　作為“在單個細胞水平上對基因組進行測序”的單細胞測序技術能夠解決上述難題。與傳統的全基因組測序相比，單細胞測序不僅測量基因表達水平更加精確，而且還能檢測到微量的基因表達子或罕見非編碼RNA，其優勢是全方位和多層次的。近年來單細胞基因組學揭示出了各種生物學過程，如腫瘤進化、胚胎發育和神經體細胞嵌合前所未有的細節。

　　下一代測序的全基因組擴增（WGA）技術已被廣泛應用生物學和醫學領域用于確定單細胞基因組特征。WGA的高度均一性和保真度是精確測定CNVs和SNVs等基因組變異的必要條件。擴增產量沿基因組波動及SNV識別假陽性及假陰性結果限制了當前流行的WGA方法。

　　在這篇新文章中研究人員報告稱，他們開發出了一種乳液WGA (eWGA)方法來克服這些問題。他們將單細胞基因組DNA分到油溶液包裹的大量（105）微微升水滴中。每個水滴中只包含少量的DNA片段，在反乳化作用之前每個水滴便達到了DNA擴增的飽和，因此將片段間擴增的差異被降至最小程度。研究人員進而采用MDA對eWGA方法進行了原理證明。

　　研究人員表示，這種容易操作的方法可實現在單個人類細胞中同時檢測CNVs和SNVs，大大改善了擴增均一性和精確度。