北京大学开发创新性三重组学测序技术

　　

生物通报道  来自北京大学、首都医科大学的研究人员报告称，他们开发出了一种创新性的单细胞三重组学测序（triple omics sequencing）技术：scTrio-seq，并利用它揭示出了肝细胞癌中的遗传、表观遗传及转录组异质性。这一重要的研究发布在2月23日的《Cell Research》杂志上。

北京大学生命科学学院的汤富酬( Fuchou Tang)研究员、黄岩谊(Yanyi Huang)研究员以及首都医科大学彭吉润(Jirun Peng)教授是这篇论文的共同通讯作者。

近年来开发出的单细胞基因组、DNA甲基化组和转录组测序技术大大地帮助解析了细胞群中的异质性。来自国内外的研究组报道称开发出了一些单细胞的RNA测序方法，诸如scRNA-seq, Smart-seq/Smart-seq2, CEL-seq, MARS-seq, STRT-seq, and Quartz-seq（Nature子刊：癌症单细胞测序新技术 ），并应用这些技术分析了哺乳动物胚胎发育过程中的基因表达动态或肿瘤抑制性。

一些单细胞基因组测序技术也被用于揭示人类单个生殖细胞中的重组模式和非整倍性，以及肿瘤和循环肿瘤细胞中的基因组异质性（《细胞》：世界首个女性个人遗传图谱绘制完成 ）。近期研究人员还开发出了一些单细胞DNA甲基化组测序技术，如ScRRBS和scBS-Seq，对单个细胞中的所有DNA甲基化进行分析（Nature Methods发表单细胞重亚硫酸盐测序技术 ）。基于微阵列或新一代测序结合分析单细胞的基因组和转录组也被成功用于解析肿瘤异质性（Nature Methods发布重磅测序技术：基因组和转录组平行测序 ）。

然而，要直接分析单个细胞中遗传和表观遗传因子调控基因表达的机制，需要开发出能够在单细胞中同时分析基因组、表观基因组合转录组的方法。这种方法尤其适宜于三个组学显示强异质性的癌症。

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在这篇新文章中研究人员报告称开发出了一种单细胞三重组学测序技术scTrio-seq，可用来同时分析单个哺乳动物细胞的基因组拷贝数变异(CNVs)、DNA甲基化组和转录组。他们证实在获得或丧失的基因组区域内大规模地CNVs导致了一些基因的RNA表达成比例的改变，而这些CNVs通常没有影响这些区域中的DNA甲基化。此外，研究人员应用scTrio-seq分析了源自一个人类肝细胞癌组织样本的25个癌细胞。基于单个细胞的CNVs、DNA甲基化组或转录组鉴别出了这些细胞内的两个亚群。

新研究为剖析基因组和表观基因组异质性对细胞群内转录组异质性的复杂贡献提供了一条途径。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Single-cell triple omics sequencing reveals genetic, epigenetic, and transcriptomic heterogeneity in hepatocellular carcinomas

Single-cell genome, DNA methylome, and transcriptome sequencing methods have been separately developed. However, to accurately analyze the mechanism by which transcriptome, genome and DNA methylome regulate each other, these omic methods need to be performed in the same single cell. Here we demonstrate a single-cell triple omics sequencing technique, scTrio-seq, that can be used to simultaneously analyze the genomic copy-number variations (CNVs), DNA methylome, and transcriptome of an individual mammalian cell. We show that large-scale CNVs cause proportional changes in RNA expression of genes within the gained or lost genomic regions, whereas these CNVs generally do not affect DNA methylation in these regions……

作者简介：

汤富酬，男，北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心研究员，博士生导师。2004-2010，英国剑桥大学Gurdon研究所，博士后。2010-现在，北京大学BIOPIC，研究员。其实验室主要围绕哺乳动物早期胚胎发育研究多能性干细胞分化、发育调控的分子机理，特别是表观遗传学调控机理，以及相关的原始生殖细胞（Primordial Germ cells）发育过程中的表观遗传学重编程机理。

黄岩谊，男，博士后 ，北京大学材料科学与工程系教授、博士生导师。北京大学生物动态光学成像中心研究员，北京大学高通量测序中心；北京大学化学与分子工程学院兼职研究员，北京大学终身正教授。黄岩谊课题组致力于发展应用于集成生物学研究的新技术。课题组当前的研究兴趣集中在基因测序技术、微流控技术及生物成像技术三个方面。我们一直在发展高效、新型的高通量DNA测序技术及其应用方法，特别是测序化学与设备研发、单细胞测序技术应用与器件研发、以及少量细胞的表观基因组学测序方法研发。

彭吉润，男，医学博士，首都医科大学附属北京世纪坛医院普外一科主任、主任医师，同时任北京大学医学部和首都医科大学教授、博士研究生导师。主要从事肝胆胰脾疾病的外科治疗，并擅长肝脏良恶性肿瘤的微创治疗（射频、微波消融）、肝硬化门静脉高压症的外科治疗，以及结直肠癌等各类恶性肿瘤并发肝脏多发转移的外科综合治疗。近年来在国内外核心期刊发表论文约80余篇。