透視單細胞DNA分析——Fluidigm 公司創始人
Gajus Worthington 對單細胞全外顯子組測序的評論

雖然單細胞RNA表達的分析為我們理解基本的生物過程提供了巨大的幫助，但是Fluidigm公司相信通過單細胞基因組學的研究手段進行探索的步伐正在加速。在過去5年里，孜孜不倦的研究者們運用單細胞基因表達分析的方法在腫瘤，免疫學，神經生物學以及發育和干細胞生物學方面獲得了許多重大突破。

我最喜愛的一些研究先驅包括：Guo et al., (Developmental Cell 18 (2010): 675–85) 他們重新定義了早期胚胎的發育過程；Diehn et al., (Nature 458 (2009): 780¬–3) 他們發現了腫瘤干細胞的死穴；Buganim et al., (Cell 150 (2012): 1,209–22) 他們拓展了我們對iPSC分化的理解；Shalek et al., (Nature 498 (2013): 236–40) 他們揭示了對細菌的非同步的免疫反應。這些團隊都在一些全新的領域留下了他們的足跡，這使得我們Fluidigm公司能夠用我們制造的工具：BiomarkTM和C1TM在探索單細胞基因組學的過程中發揮重要角色。

雖然單細胞基因組學的領域主要是通過RNA研究從一個小的方向成長為一個全新的內容豐富的生物學研究方向，但是在單細胞水平的DNA分析也是同樣重要的。在轉錄本研究領域，現在大家清楚，大量細胞的分析會把表達譜的異質性平均化，從而掩蓋了具有生物學意義的重要數據。單細胞表達譜研究呈現了個體的信號，可以揭示一幅完全不同和更準確的圖像。在DNA分析中也有同樣的情況，這還需要被大家廣泛接受。

通過大量細胞測序，我們無法了解細胞間突變的分布，基因的重排以及拷貝數的變化，這一信息是非常重要的。然而，單細胞DNA測序能讓我們精確地知道DNA上的變化是怎樣分簇的。例如Wang et al., (Nature 512 (2014): 155–160) 通過單細胞DNA測序闡明了腫瘤的克隆結構以及突變的種系。這一發現為腫瘤的治療提供了一套全新的思路，因為它找到了最早發生的那些變化，而這些變化可以成為最有效的靶標。

另外，這可以教會我們怎樣去治療沒有顯性克隆的腫瘤。Wang et al. 他們并不是唯一的例子—其他前沿的研究顯示單細胞DNA測序很快會被發表。Fluidigm公司最近發布了來自于McGill 大學的腫瘤研究的先驅Jiannis Ragoussis博士的工作，他在靶向的單細胞DNA測序方面獲得重大突破。

單細胞DNA測序揭示了重要的細胞異質性，然而測序的高成本和在單分子水平進行全基因組擴增（WGA）的不佳表現阻礙了單細胞DNA測序的廣泛使用。由于全基因組測序耗資數千美元，所以即使是小實驗也相當昂貴。 全外顯子組測序可以大大降低測序成本，但是富集的工作需要耗費幾百美元一個細胞。分析幾百個單細胞的全外顯子組的研究很快就會變得相當昂貴。另外，在96孔板上進行的單細胞WGA方法被發現會引入大量的假象。(PLoS ONE 9(8) (2014): e105585). Fluidigm公司在單細胞基因組學發展中清楚地意識到這些挑戰，并為之努力了好幾年。我們把聰明才智和微流控技術用到解決這些問題上，雖然極富挑戰性---但正如其他任何偉大的事業---成果頗豐。

我們發布的C1^TM儀器上的單細胞全外顯子組流程，我相信這是自我們發布單細胞mRNA測序后對單細胞基因組學所做的最重要的貢獻。簡而言之，我們使單細胞全外顯子組測序成為可能，而且我們相信這將會使單細胞基因組學研究產生眾多的全新發現。我們把單細胞全外顯子組測序的樣品準備成本降低到不足25美元一個細胞。另外，我們還把所需的測序的數量大大降低；大量細胞的研究通常需要100X或更高的覆蓋率，而我們只需要30X或更低的覆蓋率就能從單個細胞中獲得高質量的數據。

我們相信單細胞全外顯子組測序將會開啟生物學研究的全新篇章。Fluidigm公司為C1TM儀器建立了一套單細胞全外顯子組工作流程，這將使研究者們可以探索單細胞DNA異質性。 單細胞基因組學研究在過去幾年發展很快，我們期待未來會有更多的全新發現。