单内部测序的至关影响

随着第二代测序(next generation sequencing，NGS) 技术和第三代测序( third generation sequencing，TGS)技术的飞速发展，引起生物研究领域的巨大变革。以前，需要从大量细胞中获取足够多的DNA 进行测序，因此测序结果是这些细胞“整体”的表征。然而，由于细胞异质性，相同表型的细胞的遗传信息可能存在显著性差异，很多低丰度的信息会在整体表征中丢失。为了弥补传统高通量测序的局限性，单细胞测序技术应运而生。

单细胞测序技术是指在单个细胞水平上，对基因组、转录组、表观组进行高通量测序分析的一项新技术。它能够揭示单个细胞的基因结构和基因表达状态，反映细胞间的异质性，在肿瘤、发育生物学、微生物学、神经科学等领域发挥重要作用，正成为生命科学研究的焦点。2013年单细胞测序技术被Nature Methods评为年度技术（图1左）。同年，《科学》杂志（Science）将单细胞测序列为年度最值得关注的六大领域榜首，认为该技术将改变生物界和医学界的许多领域。由于单细胞测序技术广阔的应用前景，2015年单细胞测序技术再度登上Science 转化医学封面（图1右）。图1.单细胞测序技术荣登顶尖杂志年度封面 (图片来源//t.cn/R840r7W；//t.cn/RQHjnW3)

2017年10月16日，与“人类基因组计划”相媲美的“人类细胞图谱计划”（图3） 首批拟资助的38个项目正式公布。人类细胞图谱计划是一项大型国际合作项目：根据独特的分子信息（如基因表达）对所有人类细胞种类进行定义，并将这些信息与传统的细胞学表述（如位置和形态）相关联。其中一项关键的技术就是单细胞测序。

相信未来单细胞技术，将会大大改变人类的科学研究以及临床应用，尤其是在肿瘤、微生物、神经科学、免疫学等领域。下面我们将重点介绍近年来单细胞技术在以上领域的重要发现。

单癌细胞测序的选用

1、 在肿瘤研究中的应用

    2010年三月份2日，北京华大人类染色体论述院在肉瘤论述上可以获得突破自我性重大进展，于香港国际有名学术科学实验期刊杂志《组织内部结构膜》（Cell）上同时收录二篇论述本文。该工作的新产品开发了一大种解密单组织内部结构膜人类染色体组的新的具体方法步骤，并将该的具体方法步骤利用于原发性血内部结构在增加症（的血癌）和肾黑色组织内部结构膜癌（的肾癌）（图4）的肉瘤内部结构遗传的本质特征论述。此新的具体方法步骤解決办法了时候没法解決办法的肉瘤高异质性疑难问题，为更加深入论述癌症晚期情况、提升系统试述诊治、调理提供数据了新的论述想法并开创了新的论述领域。

图3.华大单细胞系测序技术应用区分应用于血癌和肾癌探索

    2017年，麻省总医院门诊MGH、Broad钻研所的钻研人群在单人体受损細胞膜技术水平上对脑瘤实现染色体多组讲解，初次在科学家脑瘤模本中检测进了癌证干人体受损細胞膜和其多样性祖先 。钻研人群讲解了5个过去少突胶质人体受损細胞膜瘤模本的四千许多恶性淋巴肿瘤人体受损細胞膜，显示恶性淋巴肿瘤人体受损細胞膜在胸部发育上就能够可分为几类。这里面二类有点像周围神经干人体受损細胞膜，除此之外四种拥有一段的多样性有特点。钻研然而查证了癌证干人体受损細胞膜是少突胶质人体受损細胞膜瘤的主要的繁殖源，等人体受损細胞膜将是很有行业前景的医疗靶标。

    图4:在单组织细胞水平面上对脑瘤去遗传基因成分析

2、在微生物研究中的应用

    单人体体细胞测序在微动物学体的分析方向也完成了至关重要击破。2018年，源自欧美UCSF的的分析组初次确保原核动物体的微动物学体单人体体细胞测序枝术。图5展示出了该的分析的图解流程步骤。

    图5：根据微流控新技术建立分子生物学制品单组织细胞测序

3、在神经科学中的应用

单细胞测序技术帮助科学家更深入的了解大脑神经细胞。2017年，Salk生物研究所领导的团队根据甲基化和调控特征，区分小鼠和人类大脑样本中的神经元亚型，并鉴定出人类额叶皮质中一组新的神经元。研究人员利用单细胞甲基化测序分析小鼠和人类额叶皮质样本中近6200个神经元，并根据甲基化和调控元件特征对已知的神经元亚型进行聚类。此外，他们还指出人类大脑中存在一种新的神经元亚型，称为“第6层兴奋性神经元”，它们有着独特的甲基化标记。

    这篇小作文的联系小编之三、Salk学习所的算精神末梢微物理学学习人Margarita Behrens标识：“我的学习阐明，我可选择精神末梢元的甲基化组来模糊构成精神末梢元类别。这能助我详细了解同样一行政区域、外貌是类似的的每种精神末梢元为什么说表演各个。”

    图6: 进行高通芯片量单中枢神经元甲基化测序得见小鼠猫和狗额叶皮层中枢神经元中枢神经元的亚型

2018年初，张鹍教授团队在Nature Biotechnology上发表了一个基于全新单细胞核测序方法的成年人脑第二代单细胞图谱。该研究通过结合基于微流体的单核测序（snDrop-seq）和单细胞转座体超敏性位点测序（scTHS-seq）的方法，不仅能利用转录组学分析鉴定不同功能的细胞类型，还能通过表观遗传学特征更好描述这些表达图谱是如何调节或者维持的。该研究检测了超过60，000个来自成人大脑皮层和小脑的单细胞，发现了35种不同的神经元和神经胶质细胞亚型。并且发现了这些细胞中哪些亚型更易受到不同脑部疾病常见危险因素的影响。

4、在免疫学领域的应用

由于传统的免疫细胞分析方法，取样来自一大堆细胞，低估了单个免疫细胞的多样性，所以我们需要更加精确检测单个免疫细胞的遗传物质，从而理解机体复杂的免疫机制。

2017年，Ido Amit团队在大脑中发现一种新型免疫细胞——disease-associated microglia（DAM），证实DAM细胞负责降解死亡的细胞以及与阿尔兹海默症相关联的蛋白病斑。研究人员强调，只有对单个细胞进行RNA测序才能发现罕见的小胶质细胞，从而为治疗包括阿尔兹海默症等在内的神经类疾病提供新方法。

    2014年，来源Broad科研所等企业的地理历史学家们依据单上皮受损受损神经受损血神经细胞膜什么是基因组学枝术在人们免疫抗体平台中评定出了最新科技上皮受损受损神经受损血神经细胞膜。这些依据对正常捐献骨髓者转移才能得到的约2400个单上皮受损受损神经受损血神经细胞膜RNA开展了测序，并丰度HLA-DR+上皮受损受损神经受损血神经细胞膜系，常试 对DC上皮受损受损神经受损血神经细胞膜和单线程上皮受损受损神经受损血神经细胞膜的分类整理开展从新评定和修改。一项结果是人们上皮受损受损神经受损血神经细胞膜图谱（Human Cell Atlas）策划的第五批关键性找到的一种。该策划宗旨在描术体内内的各个方面个上皮受损受损神经受损血神经细胞膜，得以1怪物药学的趋势，将彻底删除文件改变了牙科医生和科研职工怎么样去 能够理解、程度和疗法消化道疾病。

    图9.我们血样中树突人体细胞膜和双核人体细胞膜图谱

结语

单细胞测序技术从诞生至今，仅仅短短数年的时间，便取得了飞速的发展以及瞩目的成果。2009年、2010年，在顶级期刊发表的单细胞测序技术类文章数均仅有3篇。而到2013年、2014年该数目分别为23及27篇。现在单细胞测序技术越来越受到科研工作者及临床工作者的青睐，每年有越来越多的重要成果发表在顶级期刊上。

而华大基因，在单细胞测序领域也取得了重大突破。2012-2017年，在单细胞测序领域华大基因一共发表了15篇文章，影响因子最高44，累计影响因子高达189。下面图表是华大基因在单细胞测序领域的代表性文章：

    表1.华大单细胞系测序满分小文章详细信息