基于數(shù)字微流控技術(shù) 我國簡化單細(xì)胞測序方法

作者： 2021年01月13日 來源： 瀏覽量：
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基因組學(xué)已經(jīng)成為生命科學(xué)與醫(yī)院研究的常用方法。從人類基因組計(jì)劃開始，我們已經(jīng)完成了數(shù)千種生物的全基因組測序，初步分析了他們的基因組結(jié)構(gòu)。然而，目前基因組學(xué)分析技術(shù)通常需要大量的樣品才
　　基因組學(xué)已經(jīng)成為生命科學(xué)與醫(yī)院研究的常用方法。從人類基因組計(jì)劃開始，我們已經(jīng)完成了數(shù)千種生物的全基因組測序，初步分析了他們的基因組結(jié)構(gòu)。然而，目前基因組學(xué)分析技術(shù)通常需要大量的樣品才能進(jìn)行全基因組測序，而對于微生物以及一些復(fù)雜的情況，我們只能獲得數(shù)量極其有限的細(xì)胞甚至只有單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行測序。此時(shí)就需要利用單細(xì)胞全基因組測序(WGS)技術(shù)。
 
　　在單個(gè)細(xì)胞水平進(jìn)行全基因組測序分析很早就有了可行的技術(shù)，并且已經(jīng)用于生物學(xué)研究的多個(gè)領(lǐng)域，如免疫學(xué)的基礎(chǔ)研究。單細(xì)胞基因組學(xué)依賴于全基因組擴(kuò)增(WGA)來擴(kuò)增單細(xì)胞的基因組DNA，以產(chǎn)生足夠的重復(fù)序列進(jìn)行測序，這種樣品制備技術(shù)不僅復(fù)雜、昂貴，而且可能導(dǎo)致擴(kuò)增偏倚和覆蓋范圍的喪失。
 
　　通過分子或微流體策略改進(jìn)單細(xì)胞基因組學(xué)的樣品前處理方式是當(dāng)前單細(xì)胞全基因組測序技術(shù)主要的發(fā)展方向。我國在這一方面已經(jīng)有了新的突破。近日，廈門大學(xué)楊朝勇團(tuán)隊(duì)在Science Advances上在線發(fā)表了一篇研究論文，該團(tuán)隊(duì)基于數(shù)字微流控(DMF)技術(shù)研發(fā)出一個(gè)樣品前處理平臺(tái)，通過數(shù)字微流體的自動(dòng)處理功能簡化了簡化高性能單細(xì)胞WGS。
 
　　數(shù)字微流控技術(shù)是一種基于微尺度效應(yīng)的流體處理技術(shù)，其核心理念是通過構(gòu)建微納器件將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室功能集成于單個(gè)分析設(shè)備或芯片上，實(shí)現(xiàn)分析系統(tǒng)的微型化與集成化。數(shù)字微流控技術(shù)通過電介質(zhì)上電潤濕現(xiàn)象處理電極陣列上微升至納升大小的液滴。通過向這些電極施加一系列電勢，可以單獨(dú)控制微小尺寸的液滴，以從容器中合并、混合、分離和分配液滴。
 
　　研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Digital-WGS平臺(tái)集成了并行納升體積多重置換擴(kuò)增(MDA)的所有主要步驟，包括從單細(xì)胞分離到全基因組擴(kuò)增(WGA)的自動(dòng)處理。通過在DMF芯片上結(jié)合流體動(dòng)力學(xué)和表面潤濕性，無論細(xì)胞類型和輸入如何，平臺(tái)都能通過液滴操作自動(dòng)有效地分離單個(gè)細(xì)胞。
 
　　與其他已報(bào)道的MDA方法相比，Digital-WGS大大降低了放大偏差和指數(shù)放大誤差，能夠以最小的150 kb bin和等位基因剔除(ADO)率為5.2%的單核苷酸變體實(shí)現(xiàn)出色的檢測。
 
　　Digital-WGS平臺(tái)為單細(xì)胞全基因組測序提供了一種新的樣品前處理方式，可以對于單細(xì)胞全基因組測序技術(shù)的發(fā)展有不可忽視的重要作用。而且這種方法對于單細(xì)胞分析的任何化學(xué)方法都具有可擴(kuò)展性和通用性，在生命科學(xué)研究中有著廣闊的應(yīng)用前景。
 
　　資料來源：科技部
 
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