據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，廈門大學(xué)楊朝勇教授課題組在高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序新器件新方法研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究以“Highly parallel and efficient single cell mRNA sequencing with paired picoliter chambers”為題發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications）。

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)在單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行高通量測(cè)序分析，從而揭示單個(gè)細(xì)胞內(nèi)所有基因的表達(dá)情況，揭示細(xì)胞間的異質(zhì)性，在發(fā)育生物學(xué)、免疫學(xué)、微生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的挑戰(zhàn)在于如何高效地操控單個(gè)細(xì)胞，如何對(duì)大量的低拷貝數(shù)mRNA進(jìn)行無(wú)偏倚擴(kuò)增，如何避免背景游離mRNA的污染，以及如何同時(shí)對(duì)大量的單細(xì)胞進(jìn)行并行測(cè)序以降低成本。

Paired-seq原理圖

針對(duì)上述挑戰(zhàn)，楊朝勇教授課題組開發(fā)了一種全新的高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序新方法(Paired-seq)。Paired-seq通過(guò)將高效單細(xì)胞捕獲操控微流控芯片與DNA編碼微珠技術(shù)相結(jié)合，一次測(cè)序即可完成對(duì)成百上千個(gè)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的同時(shí)分析，解決了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序存在的關(guān)鍵難點(diǎn)。

首先，該工作設(shè)計(jì)了一種基于差異流阻原理及微閥微泵控制的高效單細(xì)胞/單微珠捕獲與操控的微流控芯片，可實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量細(xì)胞樣本的高效率單細(xì)胞捕獲。

其次，Paired-seq利用DNA編碼技術(shù)，使每個(gè)細(xì)胞內(nèi)的基因帶上獨(dú)一無(wú)二的細(xì)胞標(biāo)簽和分子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)對(duì)大量單細(xì)胞同時(shí)操控測(cè)序，通過(guò)標(biāo)簽信息對(duì)不同細(xì)胞來(lái)源的信息進(jìn)行區(qū)分，保證每個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組信息的獨(dú)立性，同時(shí)通過(guò)分子標(biāo)簽對(duì)mRNA分子表達(dá)量進(jìn)行數(shù)字化統(tǒng)計(jì)，從而消除了序列差異導(dǎo)致的擴(kuò)增偏差。

此外，該芯片集成了微閥微泵結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)微量反應(yīng)體系的主動(dòng)快速混合、交換以及對(duì)單細(xì)胞的清洗，提高了細(xì)胞的裂解效率并有效地清除了溶液中背景游離RNA，大大降低了游離RNA的污染。

最后，皮升級(jí)單細(xì)胞反應(yīng)腔體極大地提升了RNA分子的局部濃度，從而實(shí)現(xiàn)痕量RNA分子的高效捕獲與反轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增，提高了基因檢測(cè)靈敏度。與其它單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)相比，在相同的測(cè)序深度下，Paired-seq可以檢測(cè)到更多的基因，極大地降低了測(cè)序成本。

基于以上系列創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，Paired-seq具有細(xì)胞利用率高、靈敏度高和測(cè)序成本低的優(yōu)勢(shì)，為單細(xì)胞的異質(zhì)性研究提供了有力的分析工具。

該工作由廈門大學(xué)、上海交通大學(xué)、美國(guó)斯坦福大學(xué)等多團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)完成。化學(xué)生物學(xué)系博士研究生張明霞、鄒遠(yuǎn)和2011協(xié)同創(chuàng)新中心博士研究生許醒為論文的共同第一作者。該研究工作得到國(guó)家重大科研儀器研制項(xiàng)目、國(guó)家基金委重點(diǎn)項(xiàng)目、創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目等支持。