如何解讀單細胞測序

單細胞測序是指DNA研究中涉及測序單細胞微生物相對簡單的基因組，更大更復雜的人類細胞基因組。
簡介編輯
細胞是生物學的基本單位，研究人員正更加努力地嘗試將它們進行單個分離、研究和比較。更大更復雜的人類細胞基因組。隨著測序成本的大幅度下降，破譯來自單細胞的30億堿基的基因組并逐個細胞比較序列正在變為現實。
目前，最常見的單細胞測序的應用是在腫瘤研究上。來自美國和英國的研究人員近日利用單細胞基因組擴增、測序和裝配，從海洋樣本中鑒定出一個單細胞細菌。
技術實例編輯
多重退火和成環循環擴增技術（Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles, MALBAC）
主要研發人：哈佛大學終身教授、美國科學院院士謝曉亮（Sunney Xie）教授
技術看點：降低PCR擴增偏倚，使得單細胞中93%的基因組能夠被測序。這種方法使得檢測單細胞中較小的DNA序列變異變得更容易，因此能夠發現個別細胞之間的遺傳差異。這樣的差異可以幫助解釋癌癥惡化的機制，生殖細胞形成機制，甚至是個別神經元的差異機制。
技術簡介：
PCR擴增具有偏好型而且基因組具有大量的冗余，造成了基因組測序準確性不高。
謝曉亮研發的MALBAC技術能從一個細胞的基因組中，分離出來自單細胞的DNA，然后添加稱作引物的短DNA分子。這些引物可與DNA的隨意部分互補，從而使得它們能夠附著到DNA鏈上，充當DNA復制起點。
這些引物由兩個部分構成——一個包含8個核苷酸的粘性部分變化多樣，可與DNA結合，再加上一個包含27個核苷酸的共同序列。這一共同序列可防止DNA太多次拷貝，大大地降低了擴增偏倚。通過將自身摻入到新拷貝鏈，從而自身成環，防止了過度拷貝。利用這種方法，進行與加入的引物的DNA復制時，可以完成高達93%的基因組測序。
基于芯片實驗室技術的單細胞測序
主要研發人：斯坦福大學Stephen Quake
技術看點：基于lab on a chip開發
技術簡介：
本技術設計了一種路線，用液體載運細胞通過一連串顯微管道和微閥門，當細胞挨個進入各自的小空位時，它們的DNA就會被提取出來，經過復制用于進一步分析。
此外，本技術不僅能分離細胞，還能用化學試劑將細胞混合起來，通過檢測反應過程中的熒光發射獲得它們的基因編碼。所有這些都能在芯片上完成，不僅操作簡單，而且成本效益高。
Stephen Quake已利用此技術完成了第一例人類單細胞測序，現在他正利用這項技術研究精子細胞中的重組并分析突變率。
基于MDA的單細胞測序
主要研發人：深圳華大基因研究院
技術看點：將多重置換擴增(MDA)和測序技術相結合。
技術簡介：
本技術基于多重置換擴增(MDA)，并對該方法的擴增均一性、靈敏度、特異性等方面進行了全面評估。這種將多重置換擴增和測序技術相結合的單細胞測序方法不僅具有更高的分辨率和基因組覆蓋度，而且具有更好的敏感性和特異性。該方法從單核苷酸水平上為各種復雜疾病和生物學過程的研究開辟了新思路。
Strand-seq
主要研發人：加拿大英屬哥倫比亞大學Peter Lansdorp
技術看點：能捕捉DNA一條鏈上的信息，使得研究人員能對親本DNA模板鏈進行單細胞測序，避免單細胞DNA擴增和測序時丟失定向信息。
技術簡介：
在細胞分裂過程中，當雙螺旋解旋后，兩條染色體上的遺傳信息偶然會出現交換，如果這樣的交換水平不斷提高，就標志著出現了DNA損傷和癌癥。傳統的基因組測序，由于在單細胞DNA擴增和測序的時候，會丟失定向信息，難以檢測到基因重排，因此也就檢測不出這一點。
Strand-seq方法能分別對單細胞的雙親DNA模板鏈進行測序，獲得高分辨率的姊妹染色體交換圖譜，檢測到基因重排，從而發現細胞復制過程中，DNA序列的翻轉或交換。
利用Strand-seq方法，研究人員完成了單鏈DNA測序，并發現了首個基因組壓力和不穩定性的痕跡。