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贾俊岭实验室在Genome Biology报道新型单细胞RNA测序技术Holo-Seq揭示潜在肝癌肿瘤动力学模型

时间:2018年10月18日 访问次数:682

 2018年10月17日,浙江大学生命科学研究院贾俊岭团队和浙江大学第一附属医院郑敏团队在基因组学权威期刊Genome Biology杂志合作发表题为“Holo-Seq: single-cell Sequencing of holo-transcriptome”的文章。 

基于单细胞cDNA扩增的单细胞RNA-Seq技术已经成为研究细胞异质性非常有力的手段,并且推动了许多发育生物学和癌症生物学的重要进展。但由于需要预扩增获得大量的cDNA,目前的单细胞RNA-Seq技术会导致严重的扩增偏差,并且在扩增过程中基本丢失了转录本的链转录信息。Holo-Seq免除了建库前的预扩增步骤,实现了基于常规建库流程的单细胞测序文库构建。Holo-Seq检测基因表达情况的准确性和传统转录组测序高度一致。此外,Holo-Seq在转录本全长覆盖方面也展现出了前所未有的均一性。另一方面,Holo-Seq在准确提供基因表达情况的基础上,第一次做到了能保留转录本全长的链起始信息,这对于基因表达的准确计算和非编码RNA (nocodingRNA)的检测非常重要。

 

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图示:a. Smart-Seq2方法与常规mRNA-Seq方法检测基因表达情况比较;b. Holo-Seq方法与常规mRNA-Seq方法检测基因表达情况比较 

更重要的是,Holo-Seq首次实现了从单个细胞中同时获取mRNA和small RNA的转录组信息,从而能在单细胞解析度研究mRNA和miRNA的相互调控关系。使用Holo-Seq双转录组分析,我们从一个中度恶化的人肝细胞癌组织样本中描绘了潜在的肝癌肿瘤动力学模型。研究发现:1.在肝肿瘤发展的前期,线粒体活性下调;2.抑癌miRNA(tumor suppressor miRNA)和促癌miRNA (oncomiR)的上调早于经典的促癌信号通路的激活。此外,研究还首次描绘了肝肿瘤恶化过程中全基因组水平超级增强子的重塑过程。这些发现对于肝细胞癌的检测和诊断有重要的提示和参考作用。 

 

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图示:a. 肝癌单细胞mRNA和miRNA双转录谱层次聚类图;b. 6个差异表达基因群和部分癌症相关基因展示肝癌单细胞超级增强子活性相关性热图,对应线粒体活性、促癌信号通路活性、抑癌和促癌miRNA活性相对表达热图 

Holo-Seq技术精准度高,成本低,具有很高的可行性和实用性,同时也为干细胞临床研究质控体系的建立提供了安全有效的技术基础。贾俊岭团队博士研究生肖政云和程果为本文共同第一作者。贾俊岭团队吴超博士为本文共同通讯作者。本研究获得了浙江省自然科学基金、科技部干细胞重点专项和科技部精准医学重点专项的经费支持。

 

原文链接:https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-018-1553-7