科研进展∣杨朝勇教授&张惠敏副研究员团队：单细胞全基因组测序新方法实现拷贝数变异精准计数（dd-scCNV Seq）

    嘉庚创新实验室杨朝勇教授和张惠敏副研究员团队在单细胞全基因组测序领域取得重要突破，相关成果以“Digital microfluidics-based digital counting of single-cell copy number variation (dd-scCNV Seq)”为题近日发表于Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.（DOI: 10.1073/pnas.2221934120）。

拷贝数变异（copy number variation，CNV）在许多疾病的发生和发展研究中扮演重要的角色。在肿瘤研究中，CNV可形成独特的“基因指纹”，可用于推断肿瘤的发生和发展，并对肿瘤转移进程进行追踪。单细胞CNV计数的准确性依赖于单细胞基因组扩增的保真度。目前，绝大部分单细胞全基因组测序都需要通过全基因组扩增技术，如DOP-PCR、MDA、MALBAC及LIANTI等，扩增单细胞的基因组DNA，以产生足够的核酸模板用于测序文库的构建。然而，预扩增通常存在偏置性高、随机性强等问题，当映射到参考基因组时，这些扩增产物通常部分重叠，使拷贝数测量复杂化并导致计数不准确。此外，目前大多数全基因组扩增方法耗时长、成本高，限制了单细胞全基因组测序的广泛应用。

针对这一难题，团队开发了一种基于数字微流控（Digital microfluidics，DMF）的自动化单细胞全基因组测序文库制备方法（dd-scCNV Seq），用于单分子分辨率进行拷贝数分析。 dd-scCNV Seq利用Tn5转座酶直接将原始的单细胞基因组DNA打断，并将这些原始片段作为模板进行扩增，随后对这些重复的片段进行过滤，生成原始DNA的唯一标识片段，从而实现单分子分辨率的CNV的数字计数，与测序方法相比，所获得的CNV模式更准确。利用自动化的DMF芯片，dd-scCNV Seq仅需五步，在不到4小时内即可获得单细胞基因组测序文库。dd-scCNV Seq可以精确测定不同来源样品（如血液、骨髓、羊水细胞等）中的CNV，为临床CNV检测提供了一种高效且准确的方法。此外，dd-scCNV Seq无需进行全基因组扩增，大大简化了实验过程，降低了时间和试剂成本，为生命科学和生物医学领域提供了一种更高性价比的单细胞全基因组测序方法。

该工作在嘉庚创新实验室杨朝勇教授和张惠敏副研究员的指导下完成。厦大化院2020级博士生俞希远和2017级硕士阮卫东为论文的共同第一作者。研究工作得到了国家重点研发计划（2021YFA0909400，2019YFA0905800）、国家自然科学基金（21904085，21927806，21735004和21974113）、中央高校基本科研基金（20720210001和20720220005）和嘉庚创新实验室科技项目等资助。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2221934120

编辑:嘉庚创新实验室