基于數字微流控技術 我國簡化單細胞測序方法
作者： 2021年01月13日 來源： 瀏覽量：
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基因組學已經成為生命科學與醫院研究的常用方法。從人類基因組計劃開始，我們已經完成了數千種生物的全基因組測序，初步分析了他們的基因組結構。然而，目前基因組學分析技術通常需要大量的樣品才
基因組學已經成為生命科學與醫院研究的常用方法。從人類基因組計劃開始，我們已經完成了數千種生物的全基因組測序，初步分析了他們的基因組結構。然而，目前基因組學分析技術通常需要大量的樣品才能進行全基因組測序，而對于微生物以及一些復雜的情況，我們只能獲得數量極其有限的細胞甚至只有單個細胞進行測序。此時就需要利用單細胞全基因組測序(WGS)技術。
在單個細胞水平進行全基因組測序分析很早就有了可行的技術，并且已經用于生物學研究的多個領域，如免疫學的基礎研究。單細胞基因組學依賴于全基因組擴增(WGA)來擴增單細胞的基因組DNA，以產生足夠的重復序列進行測序，這種樣品制備技術不僅復雜、昂貴，而且可能導致擴增偏倚和覆蓋范圍的喪失。
通過分子或微流體策略改進單細胞基因組學的樣品前處理方式是當前單細胞全基因組測序技術主要的發展方向。我國在這一方面已經有了新的突破。近日，廈門大學楊朝勇團隊在Science Advances上在線發表了一篇研究論文，該團隊基于數字微流控(DMF)技術研發出一個樣品前處理平臺，通過數字微流體的自動處理功能簡化了簡化高性能單細胞WGS。
數字微流控技術是一種基于微尺度效應的流體處理技術，其核心理念是通過構建微納器件將復雜的實驗室功能集成于單個分析設備或芯片上，實現分析系統的微型化與集成化。數字微流控技術通過電介質上電潤濕現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。
研究團隊研發的Digital-WGS平臺集成了并行納升體積多重置換擴增(MDA)的所有主要步驟，包括從單細胞分離到全基因組擴增(WGA)的自動處理。通過在DMF芯片上結合流體動力學和表面潤濕性，無論細胞類型和輸入如何，平臺都能通過液滴操作自動有效地分離單個細胞。
與其他已報道的MDA方法相比，Digital-WGS大大降低了放大偏差和指數放大誤差，能夠以最小的150 kb bin和等位基因剔除(ADO)率為5.2%的單核苷酸變體實現出色的檢測。
Digital-WGS平臺為單細胞全基因組測序提供了一種新的樣品前處理方式，可以對于單細胞全基因組測序技術的發展有不可忽視的重要作用。而且這種方法對于單細胞分析的任何化學方法都具有可擴展性和通用性，在生命科學研究中有著廣闊的應用前景。
資料來源：科技部
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