Science：谢晓亮课题组发表新型单细胞全基因组分析技术

2017年4月14日，北京未来基因诊断高精尖创新中心、北京大学生物动态光学成像中心、哈佛大学、麻省理工大学在《Science》杂志发表了一篇有关单细胞测序的重要报道。

　　

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。

*未来基因诊断高精尖创新中心（Beijing Advanced Innovation Center for Genomics，ICG）是2016年北京市在北京大学新成立的一个跨学科合作实体研究中心。中心的目标是发展和利用最先进的生物技术和手段，在分子和细胞水平上进行生命科学与医学基础及临床应用研究。ICG配备了世界一流的研究设备和条件，有重点地发展最新的生物技术及其在基因诊断等方面的应用。中心的研究重点集中于以下几种技术：
 
 （1）基因组的精确测量
 （2）基因组编辑和改造
 （3）基因组的功能解读
 
ICG利用这些新兴手段从事生物化学、生物物理学、分子生物学和细胞生物学的基础研究，以及致力于解决与生殖健康、癌症、免疫类疾病及代谢疾病相关的一些重大医学问题。希望通过跨学科、新手段的研究及校内外、国内外的合作来促进生命科学的发展。该中心由美国科学院院士、国际知名生物物理化学家谢晓亮教授担任中心主任。

原文标题：Single-cell whole-genome analyses by Linear Amplification via Transposon Insertion (LIANTI)