單細(xì)胞基因組旨在通過組學(xué)方法研究單個(gè)細(xì)胞。近年來隨著技術(shù)的發(fā)展，這一年輕的領(lǐng)域正在迅速成熟起來。單細(xì)胞基因組研究的前身可以追溯到用芯片檢測(cè)單細(xì)胞的基因表達(dá)。不過，新一代DNA測(cè)序才是單細(xì)胞基因組學(xué)的大功臣，這些技術(shù)的出現(xiàn)讓單細(xì)胞基因組研究zui終一飛沖天。
2012年7月，雜志發(fā)表了具有里程碑意義的單細(xì)胞測(cè)序方法——Smart-Seq。Smart-Seq能夠覆蓋整個(gè)轉(zhuǎn)錄組生成全長(zhǎng)cDNA，就算是現(xiàn)在，能做到這一點(diǎn)的單細(xì)胞測(cè)序方案也。那幾年，許多研究者們都在埋頭改進(jìn)各種單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的性和應(yīng)用范圍，增加研究通量和減少實(shí)驗(yàn)成本。
百花齊放的單細(xì)胞分析技術(shù)
如今，單細(xì)胞RNA-seq已經(jīng)成為了成熟的日常操作，其他形式的單細(xì)胞分析開始百花齊放，包括DNA、蛋白質(zhì)、染色質(zhì)修飾等等。
單細(xì)胞DNA測(cè)序
單細(xì)胞全基因組DNA測(cè)序是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的工作，因?yàn)椴牧蠐p失會(huì)導(dǎo)致序列丟失，測(cè)序錯(cuò)誤很難與真正的突變區(qū)分開。霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的科學(xué)家們迎難而上，對(duì)人類大腦皮層神經(jīng)元進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序，并根據(jù)發(fā)育過程中累積的體細(xì)胞突變重建了神經(jīng)元譜系。他們的研究顯示，正常成年人的單個(gè)大腦神經(jīng)元具有一千多個(gè)點(diǎn)突變，而且不同神經(jīng)元的突變形式并不相同。大多數(shù)突變發(fā)生在大腦發(fā)育完成之后，是基因積極活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。
單細(xì)胞表觀遺傳學(xué)分析
通過單細(xì)胞分析來檢測(cè)表觀遺傳學(xué)狀態(tài)是單細(xì)胞研究的一大趨勢(shì)。DNase I超敏感位點(diǎn)（DHS）是對(duì)DNaseⅠ高度敏感的活性染色質(zhì)區(qū)域。哺乳動(dòng)物細(xì)胞的DHS定位，能夠提供轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件和染色質(zhì)狀態(tài)的重要信息，一直是科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)。DNase測(cè)序（DNase-seq）是進(jìn)行全基因組DHS分析的常用方法，不過DNase-seq需要數(shù)百萬細(xì)胞，大大限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。去年十一月開發(fā)了在單細(xì)胞中檢測(cè)全基因組DHS的超靈敏策略，并將其命名為單細(xì)胞DNase測(cè)序（scDNase-seq）。
表觀遺傳學(xué)修飾可以在不改變DNA序列的情況下調(diào)控基因的活性，對(duì)于人類發(fā)育、人類疾病和環(huán)境影響有深遠(yuǎn)的意義。DNA甲基化是zui常見的一種表觀遺傳學(xué)修飾，廣泛參與了細(xì)胞對(duì)基因表達(dá)的控制，在細(xì)胞生長(zhǎng)、細(xì)胞分化、細(xì)胞增殖和疾病狀態(tài)中起到了關(guān)鍵性的作用。2014年7月，雜志發(fā)布了單細(xì)胞重亞硫酸鹽測(cè)序（scBS-seq）技術(shù)。該技術(shù)可以對(duì)單個(gè)細(xì)胞的所有DNA甲基化進(jìn)行全基因組分析，幫助人們進(jìn)一步理解胚胎的發(fā)育機(jī)制，更好的進(jìn)行癌癥和*孕*育的治療。
單細(xì)胞蛋白質(zhì)分析
談到單細(xì)胞蛋白質(zhì)分析，我們不能不提質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)（mass cytometry）。這種技術(shù)是流式細(xì)胞技術(shù)與質(zhì)譜分析技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)晶，利用質(zhì)譜原理對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行多參數(shù)的檢測(cè)。它繼承了傳統(tǒng)流式細(xì)胞儀的高速分析的特點(diǎn)，又具有質(zhì)譜檢測(cè)的高分辨能力，是流式細(xì)胞技術(shù)一個(gè)新的發(fā)展方向。質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù)能在單細(xì)胞水平上同時(shí)分析超過40種細(xì)胞參數(shù)，*的增強(qiáng)了流式細(xì)胞分析評(píng)估復(fù)雜細(xì)胞系統(tǒng)和過程的能力。
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