华大测序平台在单细胞研究中性能卓越为大规模细胞图谱绘制提供更优方案

2019 年 4 月 10 日 未来产业促进会

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深圳市未来产业促进会副会长单位：深圳华大基因股份有限公司

2019年4月9日，英国桑格研究所联合南丹麦大学以及深圳华大生命科学研究院的研究团队，在国际杂志Genome Biology发表题为《Comparative analysis of sequencing technologies platforms for single-cell transcriptomics》的论文，首次在单细胞转录组测序研究中应用了DNBSEQ™测序技术平台，并比较了其与Illumina平台的测序敏感性和准确性。

使用DNBSEQ™技术的BGISEQ-500平台

单细胞转录组是当前最热门的科研方向之一。单细胞转录组测序（single-cell RNA-seq）是解析细胞群体异质性的常用手段，可以用于鉴定细胞亚群，识别细胞状态，已经被广泛应用于细胞图谱构建、脑神经科学、胚胎发育、微生物、肿瘤以及药物开发等各领域。比如人类单细胞图谱计划，旨在主要使用单细胞转录组学技术，构建出人体不同细胞的表达参考图谱。

到目前为止，在单细胞转录组研究中广泛使用的是Illumina测序平台，要求绝大多数cDNA扩增与测序文库构建方法与其相兼容。而华大的BGISEQ-500平台提供了另一种短读段测序策略，区别于Illumina系统，构建了DNA纳米球微阵列(DNA nanoball)测序技术（DNBSEQ™）进行测序。

scRNA-seq研究中，Illumina与BGISEQ-500文库构建和测序示意图

文章在多个细胞系中（mESCs, K562s）使用多种单细胞转录组建库策略（SMARTer, Smart-seq2），利用多种外源对照样本评估了不同实验方法（Fluidigm C1, plate-based）中Illumina和BGISEQ-500测序平台的表现。

研究共包含468个mESC和K562单细胞，构建了1297个单细胞RNA测序文库，产生了包括SE50, SE100, PE100等多种类型在内的数据集合，比较了测序敏感性、准确性、平台间同一细胞测序文库GC偏向性、表达水平和可变剪切体数目等指标。

文章结论表明，使用DNBSEQ™技术的BGISEQ-500测序方法的灵敏度、准确度和重现性方面与HiSeq平台具有高度可比性。

“这是第一个比较BGISEQ-500和Illumina HiSeq平台在单细胞RNA测序应用中性能的研究，为广大科研人员提供了另一种测序平台的选择。”论文第一作者，来自桑格研究所和南丹麦大学的Kedar Nath Natarajan博士认为，“两个测序平台在多种计算指标上具有非常相近的表现，可以推动大规模单细胞测序研究的进行，尤其是构建人类细胞图谱，有助于理解人类自身奥秘。”

文章通讯作者，人类单细胞图谱计划（Human Cell Atlas）的共同发起人Sarah Teichmann教授表示，人类单细胞图谱计划将会产生以Pb单位的测序数据量，为精准医疗等前沿研究领域提供坚实的基础。

“研究评估了DNBSEQ™技术在单细胞研究中的性能，展示了华大测序仪与单细胞测序方法良好的兼容性，对于进一步降低测序成本，丰富测序研究的场景具有重要意义，相信会在诸如人类单细胞图谱这种国际基因组学领域的大项目中发挥巨大作用，也为广大科研工作者提供多种选择方式。随着测序成本的下降，以及单细胞技术的进步，单细胞组学的研究和应用将会很快迎来它的大爆炸时代。”文章共同通讯作者，深圳华大生命科学研究院刘石平博士展望到。