最近幾年，關(guān)于單細胞測序的報道日益增多，越來越多與單細胞測序有關(guān)的研究也發(fā)表在頂級期刊上，這些都表明，單細胞測序已逐漸成為科研熱點。作為“在單個細胞水平上對基因組進行測序”的單細胞測序技術(shù)能夠解決上述難題。與傳統(tǒng)的全基因組測序相比，單細胞測序不僅測量基因表達水平更加精確，而且還能檢測到微量的基因表達子或罕見非編碼RNA，其優(yōu)勢是全方位和多層次的。

單細胞測序應用實例

單細胞測序技術(shù)應用于癌癥無創(chuàng)診斷

北京大學生命科學學院生物動態(tài)光學成像中心白凡研究員和謝曉亮教授團隊與北京大學腫瘤醫(yī)院的王潔教授團隊合作共同在《PNAS》上發(fā)表文章，對于癌癥病人單個外周血循環(huán)腫瘤細胞（CTC）的全基因組、外顯子組進行了高通量測序，發(fā)現(xiàn)在某一類肺癌患者的所有循環(huán)腫瘤細胞中存在著一種特定的基因拷貝數(shù)變異（CNV）模式，而不同癌種CTC細胞的基因組拷貝數(shù)變異模式不同，為癌癥的早期診斷提供了全新的契機。這也是國際上首次實現(xiàn)對外周血循環(huán)腫瘤細胞基因組的高通量測序，標志著利用循環(huán)腫瘤細胞基因組測序信息進行腫瘤無創(chuàng)診斷時代的到來。

單細胞檢測技術(shù)在生殖領(lǐng)域的應用

2014年9月19日，世界首例經(jīng)MALBAC（multiple annealing and looping-based amplification cycles，是目前最先進的單細胞全基因組擴增技術(shù)）基因組擴增高通量測序進行單基因遺傳病和染色體異常同時篩查的試管嬰兒在北京大學第三醫(yī)院誕生，這標志著我國胚胎植入前遺傳診斷（PGD）技術(shù)已處于世界領(lǐng)先水平。

2015年12月10日，解放軍總醫(yī)院誕生了一對特殊的雙胞胎—國內(nèi)首例應用單細胞擴增技術(shù)（MALBAC）同時進行PGD/PGS阻斷了遺傳性耳聾的健康雙胞胎。

單細胞測序的技術(shù)有哪些

1、MALBAC：多重退火和成環(huán)循環(huán)擴增技術(shù)（Multiple Annealing and Looping-Based Amplification Cycles）

由哈佛大學終身教授、美國科學院院士謝曉亮教授研發(fā)的多重退火和成環(huán)循環(huán)擴增技術(shù)，降低PCR擴增偏倚，使得單細胞中93%的基因組能夠被測序。這種方法使得檢測單細胞中較小的DNA序列變異變得更容易，因此能夠發(fā)現(xiàn)個別細胞之間的遺傳差異。這樣的差異可以幫助解釋癌癥惡化的機制，生殖細胞形成機制，甚至是個別神經(jīng)元的差異機制。

技術(shù)論文：Genome-Wide Detection of Single-Nucleotide and Copy-Number Variations of a Single Human Cell

2、基于芯片實驗室技術(shù)的單細胞測序

由斯坦福大學Stephen Quake研發(fā)的基于芯片實驗室技術(shù)的單細胞測序，是基于“l(fā)ab on a chip”微流控芯片實驗室開發(fā)，本技術(shù)設(shè)計了一種路線，用液體載運細胞通過一連串顯微管道和微閥門，當細胞挨個進入各自的小空位時，它們的DNA就會被提取出來，經(jīng)過復制用于進一步分析。此外，本技術(shù)不僅能分離細胞，還能用化學試劑將細胞混合起來，通過檢測反應過程中的熒光發(fā)射獲得它們的基因編碼。所有這些都能在芯片上完成，不僅操作簡單，而且成本效益高。Stephen Quake已利用此技術(shù)完成了第一例人類單細胞測序，現(xiàn)在他正利用這項技術(shù)研究精子細胞中的重組并分析突變率。

技術(shù)論文：Genome-wide Single-Cell Analysis of Recombination Activity and De Novo Mutation Rates in Human Sperm