新型单细胞纳米孔测序工具加速肿瘤细胞分析

由生物化学和分子遗传学助理教授 Ruli Gao 博士领导的西北医学研究人员开发了一种新型基因测序工具，可以加速对肿瘤中同细胞基因型和表型的测序分析，详情发表在自然通讯。

单细胞纳米孔RNA测序是一种较新的基因测序技术，它推动了目前的高通量单细胞RNA测序技术从只能对短链RNA进行测序的下一代测序（NGS）发展到可以直接测量RNA全长的长读第三代测序（TGS）。

然而，众所周知，这种先进的技术会产生较高的测序错误率，并且还依赖于短读测序（生成匹配的NGS数据来指导细胞数据的识别）或使用条形码白名单将数据拆分为真正的细胞和。

“这项技术依靠细胞条形码和单分子条形码（我们称之为唯一分子标识符）来实现高通量，因此您会看到由于条形码序列中更高的测序错误而带来的挑战。目前可用的方法依赖于下一代数据或依赖于理论白名单来识别哪些是真正的细胞条形码和唯一分子标识符，”Gao 说道，他也是西北大学 Robert H. Lurie 综合癌症中心的成员。

为了改进这一过程，高教授团队开发了 scNanoGPS（单细胞纳米孔测序同时分析基因型和表型），这是一种新的测序工具，可以完全独立地将容易出错的长读长反卷积成和单分子。

“为了进一步促进新技术在基因组学研究中的应用，scNanoGPS构建了额外的功能模块来计算基因型（突变）和表型（基因和表达式）来自高通量单细胞纳米孔 RNA 测序数据，”Gao 实验室博士后研究员兼研究共同第一作者 Cheng-Kai Shiau 博士说。

高福表示，scNanoGPS将测序通量从数百个细胞提高到数千个细胞，这与目前广泛应用的基于短读的单细胞RNA测序技术相当，并且短读和长读数据之间的表达谱高度一致。

高教授说：“由于整个基因体的覆盖，长读数据能够计算剪接异构体和基因改变，而这些在短读单细胞 RNA 测序中很大程度上是被遗漏的。”

为了验证他们的工具，高团队使用 scNanoGPS 对肾脏肿瘤细胞和淋巴细胞进行测序，发现这些细胞表达细胞类型特异性的异构体和基因突变组合。

“我们发现了细胞类型特异性亚型，包括肿瘤细胞特异性亚型和免疫细胞特异性亚型，并且还证明了相同肿瘤内的细胞类型特异性突变谱，”Gao 实验室博士后研究员兼研究共同第一作者 Lina Lu 博士说。

“众所周知，可变剪接异构体是增加蛋白质复杂性的关键转录后机制。“我们很高兴地注意到 scNanoGPS 能够在单细胞水平上直接测量剪接异构体，”高说。

至于未来的应用，高希望 scNanoGPS 可以用来识别导致多种人类疾病（如癌症、心力衰竭甚至器官移植排斥）的细胞类型特异性异构体。

高教授表示：“新技术使数据生成相对容易，但是如果没有强大的计算工具，研究人员就无法有效地使用新的数据类型。scNanoGPS 填补了技术与应用之间的空白。我们希望让所有普通实验室都能使用和使用强大的长读单细胞测序技术。”