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单细胞基因组扩增法的定量评估

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近日, Nature出版集团旗下刊物Scientific Reports刊发南方科技大学副教授贺建奎课题组最新研究成果《单细胞基因组扩增法的定量评估及其在检测单个海马神经元基因拷贝数变异的应用》,从多个角度评估了三种最常用的单细胞基因组扩增方法。经过细致比较发现,MALBAC和GenomePlex WGA4的方法在拷贝数变异检测方面明显优于MDA方法。


该研究从GC偏好性、扩增重复性、全基因组层面的扩增均一性等多个方面系统地比较了三种最常用的单细胞全基因组扩增方法(GenomePlex WGA4、MDA和MALBAC)。


研究发现,用MALBAC和WGA4方法获得的单细胞基因组测序的结果高度可重复,并具有较高的成功率。其中MALBAC方法在三种方法中重复性最好,但是对高GC含量(DNA四种碱基中鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比率)基因组扩增存在偏好。随后研究人员利用MALBAC方法的高度重复性开发生物信息学方法,来矫正该方法内部的GC偏好性。通过矫正,该方法也可较准确地分析拷贝数变异(CNV)。


该结论可以指导研究者在扩增GC含量较高的物种时,选用MALBAC方法可提高扩增的效率。


文章同时指出,WGA4方法扩增均一性最好,重复性和对GC含量的偏好不明显,在做拷贝数变异检测方面优势明显——利用这种方法,研究人员在其中一个神经元细胞的8号染色体区域检测到一个20.4M的删除变异;MDA方法的操作最简单,但是扩增比较随机,对GC含量完全没有偏好,不适合用于检测拷贝数变异。这种方法在研究样本量较少的肿瘤单核苷酸多态性中当属不错的选择。


单细胞的基因组扩增方法在近年来发展非常迅速,在生物学的各个领域(如癌症、植入前基因诊断、神经、发育、免疫等)都有广泛应用。由于各种单细胞扩增的方法各自存在一定的偏好性,在不同的应用中采用合适的方法进行扩增和分析尤为重要。该项研究作者用其中一种单细胞扩增法发现了单个神经元细胞之间存在的拷贝数变异,进一步验证了单细胞测序在本领域的应用前景。


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