您当前所在位置: 首页 > 学术研究 > 学术动态 > 正文

北大团队发展最新单细胞多重组学测序技术

日期:2016-03-03 11:37:51 来源: 北京大学 点击:

\\单细胞三重组学测序技术(scTrio-seq)

\单细胞中三种组学之间的对应关系

\癌症中两个细胞亚群的DNA拷贝数差异

该项研究发现,在单个细胞内,基因区域DNA甲基化程度与基因表达有着很强的正相关性,且甲基化发生在不同的基因区域上会对基因的表达有不同的调控作用。接着,研究者们还发现基因组DNA的拷贝数与该区域上的基因表达亦有很强的正相关性,即DNA拷贝数较多的区域,其上的基因表达量也随之增高,反之亦然,从而在单细胞水平上证明了基因表达的剂量效应。然而DNA拷贝数的变化并不会影响其上DNA甲基化水平的变化。

我国是肝癌高发区,并且肝癌患者的预后较差,因此对肝癌的发生和转移的机制研究迫在眉睫。而癌症组织又是一个同时在基因组、转录组和表观组等层面上都存在高度异质性的细胞群体,因此更加需要采用单细胞三种组学同时分析技术来深入研究肿瘤发生过程中三种组学之间的调控机制。

该研究团队运用最新开发的scTrio-seq技术对一名肝细胞肝癌病人癌组织中的25个癌细胞进行了三种组学的同时分析。三种组学的数据都表明这25个肝癌细胞来自两个不同的细胞亚群。在此基础上,研究者们进一步分析了两个亚群在三种组学上的差异。研究发现,在基因组水平上,亚群I中的细胞含有较多拷贝数增加的染色体及染色体片段,而亚群II中含有较多拷贝数减少的染色体和染色体片段;在DNA甲基化水平上,亚群I比亚群II有更高的DNA甲基化水平,且产生的差异大多发生在CpG岛(CGI)区域;在转录组水平上,多个与炎症免疫应答相关的基因,以及与补体激活相关的基因的表达在亚群I中都有显著的降低,而与癌症发生和转移相关的重要基因ANO1和S100A11等的表达在两个亚群中亦有明显的差别。多种组学的数据显示,在被检测肝癌细胞中,数量上占比较小的亚群I细胞拥有更多的DNA拷贝数变异以及更高的DNA甲基化水平,可能更易逃脱患者免疫应答系统的识别,因而可能更加容易发生转移。

北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心的汤富酬研究员、黄岩谊研究员和北京世纪坛医院肝胆胰外科的彭吉润教授是该论文的共同通讯作者。北京大学生命科学学院的博士研究生侯宇和北京大学医学部的硕士研究生郭化虎是这篇论文的并列第一作者。汤富酬研究员和黄岩谊研究员同时是北大清华生命科学联合中心的研究员。该项研究得到了国家自然科学基金和科技部的支持。


参考文献

Single-cell triple omics sequencing reveals genetic, epigenetic, and transcriptomic heterogeneity in hepatocellular carcinomas

文献检索:doi: 10.1038/cr.2016.23
文献期刊:Cell Research

Single-cell genome, DNA methylome, and transcriptome sequencing methods have been separately developed. However, to accurately analyze the mechanism by which transcriptome, genome and DNA methylome regulate each other, these omic methods need to be performed in the same single cell. Here we demonstrate a single-cell triple omics sequencing technique, scTrio-seq, that can be used to simultaneously analyze the genomic copy-number variations (CNVs), DNA methylome, and transcriptome of an individual mammalian cell. We show that large-scale CNVs cause proportional changes in RNA expression of genes within the gained or lost genomic regions, whereas these CNVs generally do not affect DNA methylation in these regions. Furthermore, we applied scTrio-seq to 25 single cancer cells derived from a human hepatocellular carcinoma tissue sample. We identified two subpopulations within these cells based on CNVs, DNA methylome, or transcriptome of individual cells. Our work offers a new avenue of dissecting the complex contribution of genomic and epigenomic heterogeneities to the transcriptomic heterogeneity within a population of cells.



(责任编辑:fangqi)

站内搜索

品牌推荐

更多 >>

关闭二维码
关闭二维码
友情链接: m.xplus12.com    78tg.space