頭條 2017單細胞大事件
隨著研究的逐步深入，在整體水平分析一個細胞群體內基因表達水平已不能滿足科研需求，越來越多的研究者把目光聚焦到單細胞水平。2017年眾多研究者利用單細胞技術取得了豐碩成果，各項大型計劃的提出更是「引爆」了單細胞測序新時代，下面小編就來給大家盤點一下2017單細胞研究大事件。
技術革新
01
單細胞擴增新技術LIANTI
2017年4月謝曉亮團隊在Science上發表文章報道其研究成果：一種新型的單細胞基因組線性擴增的方法—LIANTI（Linear Amplification with Transposon Insertion）。新方法採用轉座子插入線性擴增法（圖1），消除傳統方法的擴增偏好性及錯誤率，並能在千鹼基解析度檢測微小CNV，同時能在單細胞的層面實現SNV的檢測。
圖1 LIANTI技術原理
02
DroNc-Seq 技術
張鋒和Aviv Regev團隊基於2016年Science論文中的sNuc-Seq（single-nucleus RNA-seq）技術，結合微流體原理，將單細胞與帶有barcode的微珠一起包裹在微滴中，開發出DroNc-seq技術，實現對複雜組織基因表達的大規模平行測定。該成果發表於Nature Methods。
03
Single-cell COOL-seq技術
湯富酬課題組在題為「Single-cell multi-omics sequencing of mouse early embryos and embryonic stem cells」的論文中，研發出Single-cell COOL-seq（chromatin overall omic-scale landscape sequencing）技術（圖2），實現了對同一個單細胞進行多個層面（染色質狀態、核小體定位、DNA甲基化、基因組拷貝數變異和染色體倍性）的基因組和表觀基因組特徵的分析。
圖2 Single-cell COOL-seq技術原理
腫瘤相關研究
2017年科研工作者們藉助單細胞測序技術在腫瘤免疫、腫瘤轉移機制、腫瘤異質性等研究方面進行了深入探究。在Cell文章 「Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing」 中，運用單細胞轉錄組測序技術對腫瘤浸潤淋巴細胞進行了系統研究，繪製了詳實的肝癌免疫細胞圖譜（圖3）。通過對各個細胞基因表達情況及其T細胞受體（TCR）序列進行系統、整合分析，發現在肝細胞瘤微環境中，存在11個T細胞亞型，每個亞型在不同部位的分布不同，其分子特徵也不同。
圖3 利用單細胞測序技術研究肝癌浸潤T細胞
「Decoupling genetics, lineages, and microenvironment in IDH-mutant gliomas by single-cell RNA-seq」 一文中，通過單細胞轉錄組測序的方法分析了神經膠質瘤細胞的基因型、表型及腫瘤微環境，定義了IDH突變的膠質瘤的腫瘤結構（圖4）。
圖4 單細胞轉錄組測序研究IDH突變膠質瘤的腫瘤結構
神經發育相關研究
2017年11月，斯坦福大學駱利群教授領導的研究小組在Cell上發表的論文中，首次將單細胞測序運用到了模式動物果蠅上，並成功對果蠅嗅覺神經元進行了細胞分類。
圖5 單細胞轉錄組測序探究果蠅嗅覺神經元亞型
Salk生物研究所團隊利用單細胞全基因組甲基化測序技術對小鼠和人類額葉皮質樣本中6000多個神經元進行分析。通過甲基化標記，研究人員發現小鼠額葉皮質樣本中存在16種神經元亞型，而人類大腦中存在21種神經元亞型。研究成果發表於Science。
人類細胞圖譜計劃
2017年10月16日，與「人類基因組計劃」相媲美的「人類細胞圖譜計劃」首批擬資助的38個項目正式公布，清華大學張學工實驗室憑藉豐富的單細胞轉錄組生物信息分析經驗成功獲得部分項目基金，成為唯一一個承擔該項目的中國科學家團隊。該計劃首批項目研究內容包括：brain, immune system, tissue handling & processing, gastrointestinal, skin, technological development。
在腫瘤研究方面，目前已成功繪製了頭頸癌的第一個細胞圖譜，並定義了與腫瘤轉移相關的細胞亞型，為攻克頭頸腫瘤的轉移提供了重要線索（圖6）。在組織發育研究層面，利用單細胞轉錄組測序的方法，揭示了小腸上皮組織中之前未知的細胞亞型，詳細闡釋了細菌和病原體入侵感染時，小腸上皮發生的變化，於Nature上發布了首張小腸細胞圖譜（圖7）。目前，人腦綜合基因表達圖譜也繪製完成，相應結果發表於Science（圖8）。
圖6 頭頸癌腫瘤微環境細胞圖譜繪製
圖7 小腸上皮細胞亞型分析
圖8 人腦發育細胞類型分析
安諾聲音
作為國內單細胞測序技術整體解決方案的領導者，在不斷穩定優化單細胞轉錄組測序技術、單細胞基因組測序技術的同時，安諾基因2017年成功研發升級了全新產品：單細胞外顯子組測序（單細胞外顯子，精準醫學研究利器）、單細胞全轉錄組測序（一個文庫，三種分析，單細胞全轉錄組測序全新上線~）。新鮮血液加入後，進一步豐富了安諾單細胞產品類型，目前安諾基因單細胞多組學研究解決方案已經豐富至三大組學（基因組、轉錄組、表觀組），能夠有針對性並準確服務於不同的研究領域及研究策略，使得科研工作者可以更深入地了解細胞間的異質性。
圖9 安諾單細胞測序技術類型
在科研方面，安諾基因與法國居里研究所合作，利用單細胞測序技術探究X染色體失活以及再活化機制，研究發現，X染色體失活由Xist主導，敲除Xist導致劑量補償失敗對植入後胚胎有致命性影響。深入挖掘，發現E4.0內細胞團明顯分為原始內胚層細胞、外胚層細胞兩大類，其中只有外胚層細胞會出現基於Xist表達及H3K27me3 富集程度下降的X染色體再活化現象。研究成果分別於2017年1月及11月發表於Nature Structure & Molecular Biology及Nature Communications。
圖10 X染色體失活及再活化模型
表1 安諾基因單細胞測序高分文章列表
未來已來，安諾期待與您攜手，迎接單細胞研究新時代！
參
考
文
獻
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基因科技 讓生命綻放
安諾優達總部位於北京，是中國知名的基因企業、亞洲一流的基因組中心、先後獲得國家發改委首批基因檢測技術應用示範中心、國家高新技術企業、北京生物醫藥產業跨越發展工程（G20工程）企業、中國最具投資價值企業、2016中國最具科技引領力企業等資質榮譽，並擁有博士後科研工作站。
公司專註於基因組學技術在人類醫學健康和生命科學研究兩大領域的產業化應用，目前涵蓋測序儀設備、生育生殖、遺傳病、腫瘤、基因體檢、醫學研究、科研服務、基因大數據等多個業務方向。並先後與美國 Illumina公司和阿里雲達成戰略合作，是國內領先的以基因技術為核心的Bio-IT企業。
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