北大汤富酬团队开发出单细胞基因组单分子测序新方法

北大汤富酬团队开发出单细胞基因组单分子测序新方法

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https://new.qq.com/rain/a/20230114A04TAC00

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https://icg.pku.edu.cn/xwzx/kycg/515338.htm

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https://news.bioon.com/article/198d8458535e.html

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https://cn.singleronbio.com/about/detail-274.html

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https://www.seqchina.cn/2279.html

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https://biopic.pku.edu.cn/xwzx/kyjz/511459.htm

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https://www.sinotechgenomics.com/show_174.htm

近日，北京大学生命科学学院汤富酬教授团队在单细胞基因组测序技术领域取得重大突破。该团队开发出基于三代测序平台的单细胞基因组测序方法——SMOOTH-seq，这一创新技术能够实现对单个细胞中基因组结构变异的高精度检测，为生物医学研究开辟了新的技术路径。

传统的单细胞全基因组测序技术基于二代测序（NGS）平台，虽然检测准确度高，但读长较短（通常只有150bpX2），难以有效检测基因组中的结构变异。而结构变异（包括插入、缺失、重复和易位等）是人类体细胞遗传变异的重要来源，对肿瘤的发生、发展和转移具有潜在的驱动作用。

为解决这一难题，汤富酬团队开发了SMOOTH-seq技术。该方法通过优化后的Tn5转座反应，能够从单个细胞中扩增出平均长度约6kb的基因组片段，测序读长比单细胞基因组二代测序技术长了20倍左右。通过引入与单分子测序平台兼容的细胞条形码，SMOOTH-seq使单细胞基因组DNA扩增子适用于Pacbio Sequel II平台的HiFi测序模式，产生的环化测序（CCS）读长平均在6kb左右，最长可达43kb。

研究团队利用SMOOTH-seq技术在单个K562细胞中进行了深入分析。当测序深度仅为0.4X时，基因组覆盖度可达19%。通过对91个单细胞进行SMOOTH-seq分析，研究团队检测到4790个缺失事件和5589个插入事件，其中87%的缺失片段和91%的插入片段长度小于1kb，检测到的插入事件DNA片段最长达到7.7kb。同时，该技术在K562细胞中准确检测到两对经典融合基因：BCR-ABL和NUP214-XKR3。

在结直肠癌肿瘤样本的分析中，以在至少2个单细胞中同时检测到为标准，研究团队检测出8594个结构变异事件（4089个插入事件，3852个缺失事件，341个易位事件，以及312个重复事件）。通过设置多个对照基因组，研究团队对检测出的结构变异事件进行了PCR验证，结果显示SMOOTH-seq技术具有较高的检测精度。

SMOOTH-seq技术的开发不仅解决了单细胞基因组测序中结构变异检测的难题，更为生物学研究提供了新的工具。该技术能够实现对基因组结构变异、染色体外环形DNA等多种分子事件的高精度检测，大大提高了单细胞基因组测序技术的适用范围。

研究团队表示，这一技术突破将有助于揭示人类基因组中的“暗物质”，为肿瘤研究、遗传疾病诊断以及生物医学研究带来新的发展机遇。未来，随着三代测序技术的进一步发展，更完整精准的人类参考基因组序列有望被组装出来，为生命科学研究提供更坚实的基础。

北京未来基因诊断高精尖创新中心研究员范小英表示：“SMOOTH-seq技术的开发是单细胞基因组测序领域的重要里程碑。它不仅解决了长期以来困扰研究者的结构变异检测难题，更为我们揭示基因组复杂性提供了新的视角。”

这一研究成果已发表在国际知名期刊《Genome Biology》上，标志着我国在单细胞测序技术领域再次取得重要进展。随着技术的不断优化和应用拓展，SMOOTH-seq有望在临床诊断、疾病研究等多个领域发挥重要作用，为精准医疗和生物医学研究提供强有力的技术支撑。