Nature发布单细胞基因组研究重要成果

　　2016年07月08日讯 在第一个基因组范围的这类实验中，研究人员获得了对于小鼠胚胎如何首先从一个结构松散的细胞球开始转变为小的结构化实体的新认识。这项由欧洲生物信息学研究所（EMBL-EBI）和维康信托基金会-MRC剑桥干细胞研究所领导的单细胞基因组学研究发布在《自然》（Nature）杂志上。

　　原肠胚形成（Gastrulation）是动物的整个身体图式设立的时间点，就在个体的器官开始发育之前。认识发育非常早期的这一时间点对于了解动物的发育机制以及事情出错的机制至关重要。在研究原肠胚形成中面对的最大的挑战之一是，在这一阶段构成胚胎的细胞数量非常的少。

　　维康信托基金会-MRC剑桥干细胞研究所研究小组负责人Bertie Gottgens说：“如果我们想更好地了解我们周围的自然世界，动物是如何发育的是一个基本的问题。你是如何从一个卵子变为具有各种各样组织的动物的？早期发育过程中出现问题可导致许多事情出错，如出生缺陷。我们需要获得正常发育的图集在事情出错时用于比较。”

　　现在，由于单细胞测序技术的进步，该研究小组能够分析处于原肠胚阶段的小鼠胚胎1000多个单独的细胞。由此生成了健康哺乳动物发育极早期的基因表达图集。

　　EMBL-EBI 、维尔康姆基金会桑格研究所和剑桥大学的研究组负责人John Marioni 说：“单细胞技术给我们过去使用的技术带来了重大的改变--我们现在可以直接观察在发育的最早期阶段正在发生的事情。我们现在可以检测单个细胞，了解在一些发育阶段活化的整套基因--直到现在获得这些信息都是相当困难的事情。一旦我们获得了它，我们就可在某一特定发育阶段某些遗传因子无法正确发挥作用的胚胎中取得细胞，将它们映射到健康图集上，更好地了解有可能正在发生的事情。”

　　为了说明这一图集的有用性，该研究小组研究了当移除对血细胞形成至关重要的一个遗传因子时发生的事情。

　　John说：“我们发现在健康胚胎中注定将变成血细胞的细胞，在缺乏这一关键基因的胚胎中会变得困惑，事实上停滞不前。它令人如此兴奋的地方在于，演示出了现在我们可以如何来检测在做决定的精确时间点事实上正在做决定的极少数细胞。它令我们对发育有了一个完全不同的视角。”

　　Bertie 说：“对于我而言，真正令人兴奋之处在于，我们可以观察以前我们就知道很重要但却无法看到的事情--这或许就像人们在第一次得到显微镜时，感觉突然看到了他们从未想过的世界。单细胞基因组学将改变我们对于早期发育的认识，这只是个开始。”

　　单细胞基因组旨在通过组学方法研究单个细胞。近年来随着技术的发展，这一年轻的领域正在迅速成熟起来。单细胞基因组研究的前身可以追溯到用芯片检测单细胞的基因表达。不过，新一代DNA测序才是单细胞基因组学的大功臣，这些技术的出现让单细胞基因组研究最终一飞冲天。

　　2016年5月，来自军事医学科学院、北京大学、中国医学科学院等机构的研究人员报告称，他们在单细胞水平下追踪了造血干细胞（HSCs）的形成。这一重要的成果发布在Nature杂志上（中国科学家Nature发布干细胞研究重要成果）。

　　来自霍华德休斯医学研究所的（HHMI）的科学家们通过单细胞基因组测序发现，正常成人大脑的单个神经元中可能有1000多个遗传突变，而它周围的细胞中却不存在这些突变。其中大多数的突变似乎是在大脑发育完成后基因被积极利用之时产生的。研究结果发布在2015年10月2日的Science杂志上（Science揭示重要测序发现 ）。

　　来自北京大学的研究人员报告称，他们开发出了一种基于乳液的扩增方法来抑制扩增偏移检测单细胞拷贝数变异（CNV），同时以高精确度检测单核苷酸变异（SNV）。这一方法能够与各种扩增实验方案包括广泛使用的多重置换扩增（MDA）相兼容。这一重要的成果发布在2015年9月4日的PNAS杂志上（北大谢晓亮、黄岩谊教授PNAS开发单细胞测序新技术）。