[发明专利]一种单细胞基因组分析方法及试剂盒

说明书

技术领域

本发明涉及分子细胞生物学，具体涉及一种能够高效进行单细胞基因组，特别是高等生物单细胞基因组研究的技术和试剂盒。

背景技术

个体的不同组织之间，同一组织的不同部位间存在异质性。同样细胞之间也存在异质性，即使是体外培养遗传背景完全相同的细胞群体。

为了更好地研究细胞生物学，非常需要开发应用于单个细胞研究的技术方法，来揭示细胞异质性的规律。因此有学者提出“单细胞分析(SCA)”概念，从“组学(Omics)”角度进行阐述。在单细胞分析中，首要研究的就是单细胞基因组。

目前，微量DNA和单细胞基因组研究已被广泛应用于考古学、微生物生态学、医学检测、法医学检测、临床诊断以及各种科学研究中(Zhang L.，CuiX.，Schmitt K.，Hubert R.，Navidi W.，Arnheim N.(1992)Whole genomeamplification from a single cell：Implication for genetic analysis，Proc Natl AcadSci USA：5847-5851)。而常用的DNA分析方法多为比较基因组杂交技术(Comparative Genomic Hybridization，CGH)、聚合酶链反应(PolymeraseChain Reaction，PCR)、基因芯片(DNA Microarray)、限制性片段长度多态性分析(Restricted Fragment Length Polymorphisms，RFLP)、单链构象多态性分析(SSCP)、指纹技术和荧光原位杂交技术(Fluorescence in SituHybridization，FISH)等。一方面，这些技术只能对单细胞基因组的部分区域或已知位点进行研究；另一方面，这些技术对于全新物种的基因组研究缺乏有效的分析策略。而对单细胞基因组进行测序可以有效避免上述技术的不足。

单细胞基因组DNA量为皮克级水平，而目前的测序技术要求起始DNA量为微克级水平，需要经过全基因组扩增(WGA)使之达到足够量。已知的全基因组扩增方法包括PEP-PCR，DOP-PCR等基于PCR的方法，以及多重链置换扩增(MDA，Multiple Displacement Amplification)。但由于上述方法受到的干扰因素较多，无法保证100％的成功率，因此在测序前，必须对经过全基因组扩增后的DNA产物进行检测和筛选，以去除未扩增成功的样本，保证后续单细胞基因组测序的合格率。

单细胞基因组测序最早实现的是微生物单细胞。微生物的基因组相对较小，并且较易分离。2006年，Church及其同事对E.coli和Prochlorococcus单细胞基因组进行了鸟枪法测序。随新一代测序技术(NGS)的发展，也已有人将其应用于微生物单细胞基因组研究。2009年，Chisholm及其同事对Prochlorococcus单细胞基因组用454-FLX和Illumina Genome Analyzer测序仪进行分析，实现了Prochlorococcus单细胞基因组的De novo组装(SebastienRodrigue，Rex R.Malmstrom，Aaron M.Berlin，Bruce W.Birren，Matthew R.Henn，Sallie W.Chisholm(2009)Whole Genome Amplification and De novo Assemblyof Single Bacterial Cells，Plos ONE 4(9)：e6864.)。

相对于微生物来说，哺乳动物等高等生物的基因组要大得多。目前关于哺乳动物等高等生物的单细胞基因组测序的研究和报道很少。而对高等动植物的单细胞基因组进行分析和研究，能够高效、方便地应用于临床诊断和治疗(如产前诊断、胚胎植入前遗传诊断、多点图谱制作、精子和卵子的分型、遗传病诊断等)、医学研究(如自闭症、神经系统疾病和自体免疫性疾病的研究、基因组变异率研究、干细胞研究等)、考古学研究、法医学检测中。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能够应用于高等生物并高效进行单细胞基因组研究的分析方法。

本发明的另一目的在于提供一种可用于上述方法的单细胞基因组分析试剂盒。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种单细胞基因组分析方法，所述方法包括步骤：

a、分离并裂解单细胞，得到完整的细胞基因组DNA；