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Nature子刊发布重磅测序技术:基因组和转录组平行测序

Nature Methods杂志上发布了一项引人注目的测序技术,G&T-seq(Genome and Transcriptome Sequencing)。该技术能够实现大规模的DNA和RNA平行测序,同时展现单个细胞的基因组序列和基因活性。


研究人员用G&T-seq对220个小鼠和人类细胞进行测序,获得了空前详细的信息。他们首次观察到,当细胞丢失或获得染色体拷贝时,该区域的基因表达也会出现相应的变化(减少或增加)。


“在单个细胞中同时测序基因组和转录组,我们可以看到基因变异的功能性影响,”文章的通讯作者之一,鲁汶大学和Wellcome基金会桑格研究所的Thierry Voet,教授说。“G&T-seq有助于更深入的理解正常组织和疾病组织之间的遗传学差异,为人们提供正常发育和疾病发展的新线索。举例来说,人们可以通过G&T-seq更好的理解肿瘤中的癌细胞多样性。”


在此之前,人们还无法同时测序单个细胞中的DNA和RNA。而G&T-seq可以在多种测序仪上实现这一点,对DNA和RNA进行高通量的单细胞测序。


“这一方法的可扩展性令我们感到振奋,”文章的第一作者,Wellcome基金会桑格研究所Dr Iain Macaulay说。“为了真正理解组织中的细胞异质性,我们需要同时获得大量细胞的基因组和转录组数据。随着测序成本的不断下降,这种大型项目将更具可行性,最终使我们详细了解人类组织中的细胞多样性和生活史,”


研究人员用G&T-seq测序了同一个人的两种细胞:乳腺癌细胞和正常血细胞。正常细胞大多拥有两个拷贝的染色体,而癌细胞往往存在染色体片段的缺失或冗余,其转录组也和正常细胞大不相同。


他们在乳腺癌细胞中发现了一种与癌症有关的新染色体融合。随后,研究人员用Pacific Biosciences公司的长读取测序仪进一步分析了这些细胞的转录组,获得了融合转录本的完整序列,鉴定了发生融合的具体位点。


研究人员还发现,正常血细胞中有四个细胞的11号染色体存在三个拷贝,它们11号染色体的RNA表达出现了峰值。这是传统测序技术无法检测到的。


研究人员通过G&T-seq对早期胚胎发育进行了研究。他们用化合物处理小鼠胚胎使其染色体不稳定,然后与正常小鼠胚胎进行比较。研究结果再次证明,当小鼠获得或者丢失染色体的时候,会立刻引起基因表达量的改变。


“G&T-seq能为我们揭示更多的细胞特征,”文章的通讯作者,牛津大学的Chris Ponting教授说。“我们希望将来还可以涵盖表观遗传学数据,更全面的理解正常发育和疾病过程中细胞异质性。”


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