【北京大学PCM论文】单细胞测序技术最新进展（Recent Advances in Single-cell Sequencing Technologies）

北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬教授与文路副研究员课题组近期在PCM发表综述：单细胞测序技术最新进展（Recent Advances in Single-cell Sequencing Technologies）。文章就单细胞组学技术领域进展最突出的四个方向：单细胞表观基因组测序技术、单细胞基因组测序技术用于谱系追踪、单细胞空间转录组技术以及基于第三代测序技术（单分子测序技术）的单细胞组学技术进行了总结，分析并讨论了近年来单细胞组学测序技术的最新研究进展和热点问题（图1）

自2009年首次报道单细胞转录组测序技术以来，单细胞组学测序技术迅猛发展，为生物医学领域提供了强大、普适、极限分辨率的研究工具。近年来单细胞组学测序技术的发展尤其体现在如下几个方面：

1. 单细胞表观基因组测序技术（Single-cell Epigenome Sequencing）。表观遗传调控包括染色质状态、三维基因组、DNA甲基化、组蛋白修饰和转录因子结合等多个层面，是精确调控基因转录表达的核心。单细胞表观基因组测序技术将在单细胞转录组测序技术的基础上进一步全面解析各个表观遗传层面对转录活动的调控机制，特别是复杂生物系统中细胞类型与细胞内基因转录调控网络的层级性、协同性、自组织性以及稳健性等关键生物学特征。

2. 单细胞基因组测序技术用于谱系追踪（Single-cell Lineage Tracing）。由于伦理限制，模式动物中基于转基因标记的谱系追踪技术无法用于人体内组织器官的谱系追踪。近年来，科学家们通过单细胞分辨率的基因组突变测序分析，初步探索了人类胚胎和器官发育谱系图谱，为进一步研究人类发育与疾病的谱系追踪提供基础。

3. 单细胞空间转录组技术（Single-cell Spatial Transcriptome）。细胞在生物体内所处的空间位置常常决定其命运和生理功能。近年来，空间转录组学技术进展迅速，这些技术尤其适用于无法进行遗传学标记的人类组织样本的研究。

4.基于第三代测序技术（单分子测序技术）的单细胞组学技术（Third-generation Sequencing）。近年来，包括纳米孔测序和单分子荧光测序在内的单分子长读长测序技术（即第三代测序技术）发展迅速。三代单分子长读长测序技术与单细胞组学测序技术的结合将在基因组、转录组和表观基因组各层面为揭示基因组“暗物质”提供强大工具。

图1　单细胞组学测序技术的发展情况