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单细胞全基因组测序研究取得进展

发布日期:2020-12-10     浏览次数:次   

我院杨朝勇教授课题组在单细胞全基因组测序研究方面取得进展,相关成果以“Digital-WGS: Automated, highly efficient whole-genome sequencing of single cells by digital microfluidics”为题发表于《Science Advances》(DOI10.1126/sciadv.abd6454)。

单细胞全基因组测序(whole-genome sequencing, WGS)是表征细胞内DNA动态变化的关键手段,可为我们提供全面、深度的生物学信息,是生命科学领域研究的热点。然而,单细胞全基因组测序仍面临着诸如样品制备复杂、成本高、扩增偏置性强、误差大的挑战。虽然现阶段发展了一些微流控全基因组测序技术,能够通过降低液滴体积实现高度均一性的全基因组测序样品制备,但仍然无法解决其它大部分问题。

数字微流控技术 (Digital microfluidics, DMF)作为一种基于微电极阵列来实现离散微纳液滴精确控制的液滴操纵技术,近年来广受研究者关注。这种操纵方式具有高并行性和全自动化的特点,能够实现纳升级液滴多通路无损可控反应,因此特别适用于高集成度、高性能、操作复杂的单细胞测序体系。

基于此,杨朝勇教授课题组搭建了基于数字微流控的单细胞操控与纳升级全基因组测序平台Digital-WGS,可用于一体化、全自动的单细胞处理与分析。研究首次构建了基于流体力学原理和局域润湿特性的捕获结构,并深入研究了该结构的捕获机理,可实现高效率、低损伤、高通量的自动化单细胞捕获及处理;系统研究了纳升级全基因组扩增规律,实现了纳升体积全基因组的无损、高均一性、高保真扩增。通过Digital-WGS方法制备的单细胞样本在不同测序深度下均展示出了高均一性、高覆盖率、高准确性的优势,解决了当前单细胞基因组测序操作复杂、成本高、均一性差、准确度低等问题,为单细胞基因组测序的广泛应用提供了新的思路。

本研究工作在我院杨朝勇教授的指导下完成,2015iChEM直博生阮庆宇为第一作者。研究工作得到了国家自然科学基金(21927806217350042152100421325522), 国家重点研发项目(2018YFC16029002019YFA0905800)教育部长江学者和创新团队发展计划 (IRT13036)的资助与支持。

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