2022年單細(xì)胞測序在表觀遺傳學(xué)中的應(yīng)用

1、單細(xì)胞測序在表觀遺傳學(xué)中的應(yīng)用單細(xì)胞測序single cell sequencing是指先別離純化單個細(xì)胞，并提取該細(xì)胞的DNA或RNA進(jìn)展擴增后測序的技術(shù)1。該技術(shù)起步雖不太久，但已深受關(guān)注，被競相用于研發(fā)和生產(chǎn)、醫(yī)用2。相比于宏觀組織樣品的測序，單細(xì)胞測序?qū)τ诩?xì)胞和組織的異質(zhì)性具有更加明確的分辯，當(dāng)然，難度也更高。由于在某些組織或研究領(lǐng)域如癌癥、干細(xì)胞池等，細(xì)胞處于顯著的動態(tài)開展中，細(xì)胞與細(xì)胞間差異巨大，而后續(xù)的顯著變化如成瘤、分化等、組織的異質(zhì)性，往往來源一個細(xì)胞克??；而另一方面，利用表觀遺傳學(xué)epigenetics這種非基因組核酸序列的功能差異，研究某一組織生理病理變化，具有極大的必要

2、性3。此時，如果籠統(tǒng)考察組織塊的表觀遺傳學(xué)改變，很容易模糊了冪律分布下細(xì)胞水平的差異4。相反，結(jié)合單細(xì)胞測序技術(shù)，可著眼于癌癥、干細(xì)胞等早期的表觀遺傳學(xué)變化，對于理解病因、早期診斷、晚期控制極具價值。盡管別離純化單細(xì)胞難度較高，而且DNA的表觀遺傳修飾很難通過傳統(tǒng)的聚合酶擴增通常表觀遺傳學(xué)測序方法包括BS-seq和ChIP-seq，因此，單細(xì)胞測序用于表觀遺傳學(xué)分析，在技術(shù)上極具挑戰(zhàn)5。但目前已有研究者在不同領(lǐng)域做出了可喜進(jìn)展。例如，基于BS-seq的方法中，Guo等利用一種reduced representation bisulfite sequencing (scRRBS)方法，可在一個小

3、鼠胚胎干細(xì)胞中的整個基因組范圍內(nèi)，靈敏地檢測高達(dá)150萬個 CpG位點，并用該方法進(jìn)展了單細(xì)胞表觀遺傳測序。該方法用于腫瘤發(fā)生、胚胎發(fā)育等領(lǐng)域，在各時間點DNA甲基化的動態(tài)變化，極具前景6。再如，基于ChIP-seq的方法中，Assaf Rotem等結(jié)合微流控和DNA特征碼技術(shù)進(jìn)展了數(shù)千個單細(xì)胞測序，觀察了單細(xì)胞水平上傳統(tǒng)轉(zhuǎn)錄分析無法獲取的表觀遺傳學(xué)異質(zhì)性7。此外，Kantlehner等基于甲基化敏感的內(nèi)切酶的方法，對腫瘤細(xì)胞進(jìn)展了高通量單細(xì)胞測序，分析了單細(xì)胞間感興趣基因的甲基化差異8。最近一項研究，由Christof Angermueller等發(fā)表，更將此技術(shù)的應(yīng)用做出了巨大推進(jìn)

4、。他們在61個胚胎干細(xì)胞上，利用一種平行的單細(xì)胞全基因組甲基化測序和轉(zhuǎn)錄組測序的聯(lián)合技術(shù)，從全基因組水平分析了DNA甲基化異質(zhì)性和轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性的關(guān)聯(lián)9。Darren A. Cusanovich等利用大量的單細(xì)胞，分別進(jìn)展單細(xì)胞測序觀測了染色質(zhì)的可接近性，來闡釋組織的異質(zhì)性10。Lorthongpanich等利用單細(xì)胞測序甲基化分析，觀察了人類早期胚胎的表觀遺傳學(xué)嵌合現(xiàn)象，并用以預(yù)測胚胎后期的生理缺陷，該研究更進(jìn)一步為將單細(xì)胞表觀遺傳學(xué)測序用于孕產(chǎn)的臨床診斷和治療做了鋪墊11。以上研究說明，單細(xì)胞測序結(jié)合表觀遺傳視角的應(yīng)用，已逐步向著更高的分辯能力、靈敏度、和更多的維度邁進(jìn)。相信在以腫瘤研究、干細(xì)

5、胞研究為代表的前沿?zé)衢T領(lǐng)域，單細(xì)胞測序用于表觀遺傳學(xué)極具前景、并有豐富的進(jìn)一步開展空間12。參考文獻(xiàn)1.Levsky JM, Shenoy SM, Pezo RC, Singer RH. Single-cell gene expression profiling. Science 2002; 297(5582): 836-40.2.Wen L, Tang F. Single-cell sequencing in stem cell biology. Genome biology 2021; 17: 71.3.Stary CM, Patel HH, Roth DM. Epigenetics: T

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