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单细胞测序技术进展
单细胞组学测序技术最早于2009年应用于转录组学,随后快速发展并应用于基因组学、DNA甲基化、三维基因组结构、染色质亲和性、组蛋白修饰等领域。在单细胞组学领域,单细胞表观基因组测序、细胞谱系示踪的单细胞基因组测序、空间分辨单细胞转录组学和基于三代测序平台的单细胞组学测序等4个方面发展最为迅速。
单细胞表观基因组测序可以用来研究染色质状态、三维基因组结构、组蛋白修饰和转录因子结合、DNA甲基化和染色质状态与转录组联合分析等。单细胞基因组测序可以进行细胞谱系示踪、基因调控网络构建和细胞通讯网络构建等。当前可用的单细胞基因组测序技术如表1所示,4个比较维度为一致性(Uniformity)、精确度(Accuracy)、覆盖率(Coverage)和操作性(Operation)。其中,一致性最好的是LIANTI,精确度最高的是SISSOR和META-CS,覆盖率最高的是LIANTI,DOP-PCR、MDA、MALBAC和 META-CS的实验操作比 eMDA、SISSOR和LIANTI.要简单。
表1 单细胞基因组测序技术
空间定位对于确定细胞命运至关重要,几年来空间转录组技术发展很迅速。大部分技术都能够达到单细胞层次水平(如表2所示)。其中,基于单分子荧光原位杂交和原位测序方法能够达到单细胞精度水平,基于原位捕获策略的测序方法也能接近单细胞精度水平。
表2 空间分辨转录组技术
三代/实时单分子测序技术已然来临,未来将从基因组、表观基因组、转录组和其他组学方面开展细胞分型、细胞功能、转录调控、翻译调控、剪接调控、基因组稳定调控等研究(如图1所示)。
图1 基于三代测序的单细胞测序技术
目前,单细胞组学测序技术具有九大特性(如图2所示):空间分辨率(Spatial resolution)、通用性(Universality)、敏感性(Sensitivity)、准确性(Accuracy)、高通性(Throughput)、花费(Cost)、自动化(Automation)、速度(Speed)和时间分辨率(Temporal resolution)。这九大特性犹如高度不一的木桶,单细胞组学技术的优劣取决于木桶的最短板。未来单细胞测序技术只在补短板,发扬长板。
图2 当前单细胞组学测序技术的九大特性
参考文献
[1] Wen L, Tang F. Recent advances in single-cell sequencing technologies. Precis Clin Med. 2022;5(1):pbac002. doi:10.1093/pcmedi/pbac002
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