Nature新技術：精確檢測單細胞中單核苷酸突變

SingulOmics公司是一家最近成立的基因組研究和服務公司，其研究人員3月20日在Nature Methods上發表最新論文，指出該公司的新系統：用於單細胞測序的AccuSomatic Amplification，能精確檢測單個體細胞中的單核苷酸變異（single nucleotide variations，SNV），實現了此前無法完成的研究。

根據千人基因組計劃，一般人類基因組與參考人類基因組之間存在400-500萬個變化位點。這些差異包括單鹼基改變、短的插入和缺失，以及較大的結構變化，如重複。絕大多數變化是良性的，而大約10,000個可能帶來蛋白序列的改變或截短。

科學家們通過檢測來自不同組織的650個人類腫瘤分析了1700萬個單核苷酸變異SNV。這些SNVs是「體細胞」突變，這意味著它們並非是繼承自父母，也不會傳遞給孩子，但會隨著年齡的增長在我們體內累積。這樣的體細胞突變是癌症的主要原因。許多是由諸如煙草煙霧或紫外線輻射等誘變劑所致，另一些則來自我們組織更新時自然發生的DNA複製錯誤。

雖然目前的單細胞測序在研究癌症和正常組織中的遺傳異質性方面具有巨大前景，但是現有方法依然會出現錯誤的結果，導致每個系統出現超過20,000個假陽性SNV，以及超過90％的假陽性結果。

但根據來自愛因斯坦醫學院的研究人員的研究結果，AccuSomatic Amplification這一系統能消除體細胞SNV中多達99％的誤差，同時檢測靈敏度不變。

「這將會改變我們的研究，我們希望能分析單細胞中低量生理水平的體細胞SNVs，以及其它突變，但是用已發布的方案或市場上的系統會出現高背景，」愛因斯坦醫學院遺傳學系主任Jan Vijg博士說，「隨著人類基因組測序成本的降低，我們正在進入一個單細胞基因組學時代，這種新方法能幫助研究人員在癌症，藥物開發和衰老研究中全面釋放單細胞測序的潛能，並大大擴展了研究人員探索人體和其它生物中體細胞突變的範圍，這超越了迄今為止其它擴增技術的範疇。」

此前的一項研究發現在來自不同組織的細胞中大約10%的人類基因組突變率有所不同。尤其是，肝癌、大腸癌和淋巴細胞惡性腫瘤在我們染色體的一些部分呈現更多突變，而乳腺癌、卵巢癌和肺癌則在另一些地方累積了更多的突變。

差異不在於新突變的數量，而是控制這些突變的機制。通過研究癌細胞，我們現在知道了更多關於維持DNA完整性的知識，實際上這對於健康細胞同樣重要。科學家們觀察到一旦細胞中的「基因組拼讀校驗器」喪失功能，遺傳信息不僅非常快速地開始衰減，而且在基因組的所有區域都一樣——無論是重要的還是不太重要的部分都不再會被很好地修復。眾所周知在結腸癌、胃癌和子宮癌等一些腫瘤中DNA錯配修復被關閉，在這些器官中造成了「超突變」癌症。