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楊朝勇教授課題組單細胞全基因組測序研究取得進展

發表時間:2020-12-11瀏覽次數:10

     化學化工學楊朝勇教授課題組在單細胞全基因組測序研究方面取得進展,相關成果以“Digital-WGS: Automated, highly efficient whole-genome sequencing of single cells by digital microfluidics”為題發表于《Science Advances》(DOI10.1126/sciadv.abd6454)。

 

單細胞全基因組測序(whole-genome sequencing, WGS)是表征細胞內DNA動態變化的關鍵手段,可為我們提供全面、深度的生物學信息,是生命科學領域研究的熱點。然而,單細胞全基因組測序仍面臨著諸如樣品制備復雜、成本高、擴增偏置性強、誤差大的挑戰。雖然現階段發展了一些微流控全基因組測序技術,能夠通過降低液滴體積實現高度均一性的全基因組測序樣品制備,但仍然無法解決其它大部分問題。

數字微流控技術 (Digital microfluidics, DMF)作為一種基于微電極陣列來實現離散微納液滴精確控制的液滴操縱技術,近年來廣受研究者關注。這種操縱方式具有高并行性和全自動化的特點,能夠實現納升級液滴多通路無損可控反應,因此特別適用于高集成度、高性能、操作復雜的單細胞測序體系。

基于此,楊朝勇教授課題組搭建了基于數字微流控的單細胞操控與納升級全基因組測序平臺Digital-WGS,可用于一體化、全自動的單細胞處理與分析。研究首次構建了基于流體力學原理和局域潤濕特性的捕獲結構,并深入研究了該結構的捕獲機理,可實現高效率、低損傷、高通量的自動化單細胞捕獲及處理;系統研究了納升級全基因組擴增規律,實現了納升體積全基因組的無損、高均一性、高保真擴增。通過Digital-WGS方法制備的單細胞樣本在不同測序深度下均展示出了高均一性、高覆蓋率、高準確性的優勢,解決了當前單細胞基因組測序操作復雜、成本高、均一性差、準確度低等問題,為單細胞基因組測序的廣泛應用提供了新的思路。

 

本研究工作在化學化工學院楊朝勇教授的指導下完成,2015iChEM直博生阮慶宇為第一作者。研究工作得到了國家自然科學基金(21927806、21735004、21521004、21325522), 國家重點研發項目(2018YFC1602900、2019YFA0905800)教育部長江學者和創新團隊發展計劃 (IRT13036)的資助與支持。

論文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/50/eabd6454 


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