单细胞基因组/转录组测序的应用

背景及概述^[1]

单细胞基因组/转录组测序可关联细胞的基因型与表型信息，实现基因突变对表型影响的定量分析，深入研究导致细胞表型变异的分子原理；另外，应用转录组信息不仅可验证对应细胞 DNA 的变异，还可进一步了解 RNA 编辑、等位基因特异性表达对表型多样性产生的影响。有助于筛选驱动突变(driver mutation)。其次，根据 DNA 测序结果，利用包含种族信息的 DNA结合获得性突变重建细胞的谱系树，并结合同一个细胞的 RNA 序列信息，进行细胞类型、状态方面的注释，更有助于了解异质性组织的细胞构成与种群结构。因此，基因组与转录组共分析有助于深入理解正常组织和疾病组织之间的遗传学差异，为研究疾病发生机制、进程提供思路。单细胞基因组-转录组共测序技术进行介绍：全细胞裂解法、细胞膜裂解法以及其他可用于微量组织或少量细胞检测的方法。

应用^[1]

由于传统的大规模测序仅能获得样本的平均信息，因此掩盖了较多细胞异质性信息。另外，单一的单细胞基因组测序与转录组测序无法关联同一细胞的基因组与转录组信息，因此单细胞基因组或转录组共测序方法由于可以进行高精度的基因变异与转录子变化关联的分析，应用前景无限。肿瘤组织、细胞的异质性与肿瘤转移、耐药机制等息息相关。

单细胞基因组与转录组共测序技术可以提供详细的肿瘤内基因组、转录组的细胞间差异的图谱，使用共测序技术对肿瘤细胞染色体断点定位、转录子融合以及亚染色体变化的研究，该研究对探寻肿瘤相关基因突变演化进程有极大意义。除了肿瘤组织外，大脑、肝脏、神经等细胞也存在异质性，不同位置区域的细胞表型与基因型存在较大差异。结合显微组织切割装置(如激光捕获显微切割)获得具有位置信息的单个细胞，可以在不使用表面抗原的情况下对单个细胞进行更准确的分类。除此之外，结合单个细胞的转录组与基因组信息还可研究 mRNA 翻译与转录爆发等生物现象的原理。另外，该技术还可用于较难培养的细菌的分析。受限于样本量，此类细菌无法使用常规方法进行分析。而单细胞转录组与基因组共测序可以一次获得细菌的遗传信息，并有可能用于细菌代谢研究，还可应用于耐药菌筛选等。

主要参考资料

[1]万睿璇,周抒遥,徐欢笛,汪浩宇,娄云阁,姜净,邹秉杰,宋沁馨,周国华.单细胞基因组和转录组的共测定方法研究进展[J].中国现代应用药学,2018,35(09):1423-1430.