透視單細(xì)胞DNA分析——Fluidigm 公司創(chuàng)始人
Gajus Worthington 對(duì)單細(xì)胞全外顯子組測序的評(píng)論

雖然單細(xì)胞RNA表達(dá)的分析為我們理解基本的生物過程提供了巨大的幫助，但是Fluidigm公司相信通過單細(xì)胞基因組學(xué)的研究手段進(jìn)行探索的步伐正在加速。在過去5年里，孜孜不倦的研究者們運(yùn)用單細(xì)胞基因表達(dá)分析的方法在腫瘤，免疫學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)以及發(fā)育和干細(xì)胞生物學(xué)方面獲得了許多重大突破。

我最喜愛的一些研究先驅(qū)包括：Guo et al., (Developmental Cell 18 (2010): 675–85) 他們重新定義了早期胚胎的發(fā)育過程；Diehn et al., (Nature 458 (2009): 780¬–3) 他們發(fā)現(xiàn)了腫瘤干細(xì)胞的死穴；Buganim et al., (Cell 150 (2012): 1,209–22) 他們拓展了我們對(duì)iPSC分化的理解；Shalek et al., (Nature 498 (2013): 236–40) 他們揭示了對(duì)細(xì)菌的非同步的免疫反應(yīng)。這些團(tuán)隊(duì)都在一些全新的領(lǐng)域留下了他們的足跡，這使得我們Fluidigm公司能夠用我們制造的工具：BiomarkTM和C1TM在探索單細(xì)胞基因組學(xué)的過程中發(fā)揮重要角色。

雖然單細(xì)胞基因組學(xué)的領(lǐng)域主要是通過RNA研究從一個(gè)小的方向成長為一個(gè)全新的內(nèi)容豐富的生物學(xué)研究方向，但是在單細(xì)胞水平的DNA分析也是同樣重要的。在轉(zhuǎn)錄本研究領(lǐng)域，現(xiàn)在大家清楚，大量細(xì)胞的分析會(huì)把表達(dá)譜的異質(zhì)性平均化，從而掩蓋了具有生物學(xué)意義的重要數(shù)據(jù)。單細(xì)胞表達(dá)譜研究呈現(xiàn)了個(gè)體的信號(hào)，可以揭示一幅完全不同和更準(zhǔn)確的圖像。在DNA分析中也有同樣的情況，這還需要被大家廣泛接受。

通過大量細(xì)胞測序，我們無法了解細(xì)胞間突變的分布，基因的重排以及拷貝數(shù)的變化，這一信息是非常重要的。然而，單細(xì)胞DNA測序能讓我們精確地知道DNA上的變化是怎樣分簇的。例如Wang et al., (Nature 512 (2014): 155–160) 通過單細(xì)胞DNA測序闡明了腫瘤的克隆結(jié)構(gòu)以及突變的種系。這一發(fā)現(xiàn)為腫瘤的治療提供了一套全新的思路，因?yàn)樗�找到了最早發(fā)生的那些變化，而這些變化可以成為最有效的靶標(biāo)。

另外，這可以教會(huì)我們怎樣去治療沒有顯性克隆的腫瘤。Wang et al. 他們并不是唯一的例子—其他前沿的研究顯示單細(xì)胞DNA測序很快會(huì)被發(fā)表。Fluidigm公司最近發(fā)布了來自于McGill 大學(xué)的腫瘤研究的先驅(qū)Jiannis Ragoussis博士的工作，他在靶向的單細(xì)胞DNA測序方面獲得重大突破。

單細(xì)胞DNA測序揭示了重要的細(xì)胞異質(zhì)性，然而測序的高成本和在單分子水平進(jìn)行全基因組擴(kuò)增（WGA）的不佳表現(xiàn)阻礙了單細(xì)胞DNA測序的廣泛使用。由于全基因組測序耗資數(shù)千美元，所以即使是小實(shí)驗(yàn)也相當(dāng)昂貴。 全外顯子組測序可以大大降低測序成本，但是富集的工作需要耗費(fèi)幾百美元一個(gè)細(xì)胞。分析幾百個(gè)單細(xì)胞的全外顯子組的研究很快就會(huì)變得相當(dāng)昂貴。另外，在96孔板上進(jìn)行的單細(xì)胞WGA方法被發(fā)現(xiàn)會(huì)引入大量的假象。(PLoS ONE 9(8) (2014): e105585). Fluidigm公司在單細(xì)胞基因組學(xué)發(fā)展中清楚地意識(shí)到這些挑戰(zhàn)，并為之努力了好幾年。我們把聰明才智和微流控技術(shù)用到解決這些問題上，雖然極富挑戰(zhàn)性---但正如其他任何偉大的事業(yè)---成果頗豐。

我們發(fā)布的C1^TM儀器上的單細(xì)胞全外顯子組流程，我相信這是自我們發(fā)布單細(xì)胞mRNA測序后對(duì)單細(xì)胞基因組學(xué)所做的最重要的貢獻(xiàn)。簡而言之，我們使單細(xì)胞全外顯子組測序成為可能，而且我們相信這將會(huì)使單細(xì)胞基因組學(xué)研究產(chǎn)生眾多的全新發(fā)現(xiàn)。我們把單細(xì)胞全外顯子組測序的樣品準(zhǔn)備成本降低到不足25美元一個(gè)細(xì)胞。另外，我們還把所需的測序的數(shù)量大大降低；大量細(xì)胞的研究通常需要100X或更高的覆蓋率，而我們只需要30X或更低的覆蓋率就能從單個(gè)細(xì)胞中獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

我們相信單細(xì)胞全外顯子組測序?qū)��?huì)開啟生物學(xué)研究的全新篇章。Fluidigm公司為C1TM儀器建立了一套單細(xì)胞全外顯子組工作流程，這將使研究者們可以探索單細(xì)胞DNA異質(zhì)性。 單細(xì)胞基因組學(xué)研究在過去幾年發(fā)展很快，我們期待未來會(huì)有更多的全新發(fā)現(xiàn)。