[发明专利]同时对单细胞基因组和转录组构库及测序的方法基于单细胞整合基因组学的测序方法及应用

说明书

本发明提供了一种同时对单细胞基因组和转录组进行高通量文库构建及测序的方法。本发明还提供了一种基于单细胞整合基因组学(SCIG)的测序方法及其应用。本发明提供的SCIG方案能够实现在单次实验中同时得到一个单细胞的基因组和转录组，获得单个细胞中遗传和表观遗传信息，并进行综合分析，全方位，多层面的展示该细胞的状态；这些优势使得SCIG在鉴定单细胞的特性和共性方面具有优越性。

技术领域

本发明涉及高通量测序领域，具体涉及一种同时对单细胞基因组和转录组构库及测序的方法，基于单细胞整合基因组学(SCIG)的测序方法及应用。

背景技术

单细胞DNA全基因组测序和RNA转录组测序技术在近年来发展迅速。单细胞DNA扩增方法，在最初的Multiple displacement amplification(MDA)方法基础上，又陆续产生了GenomePlex(WGA4)方法和Multiple Annealing and Looping Based AmplificationCycles(MALBAC)方法。单细胞mRNA扩增方面也陆续产生了SMART-Seq，CEL-Seq，Quartz-Seq等新技术，极大提高了微量mRNA的扩增效率。

目前所有有关单细胞技术方面的研究成果尚不完善，具体分成两类：a只测基因组，不测转录组；b只测转录组，不测基因组；然而，这些分析方法无法展示单细胞的全貌。如何实现在单次实验中同时得到一个单细胞的基因组和转录组，获得单个细胞中遗传和表观遗传信息，并进行综合分析，全方位，多层面的展示该细胞的状态，仍是行业难点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种同时对单细胞基因组和转录组构库及测序的方法，基于单细胞整合基因组学(SCIG)的测序方法及应用。

本发明提供的“单细胞整合基因组学(Single Cell Integrated Genomics,SCIG)方法”是指，通过对单个细胞的核质分离，对细胞核和细胞质分别进行单细胞全基因组扩增和转录组扩增，用高通量测序和生物信息学分析。

进一步地，其中的生物信息分析方法，包括：将单个细胞的基因组和转录组数据整合，综合考虑，分别开展聚类分析，相关性分析和进化树分析，准确鉴定细胞(比如单个肿瘤)中的多个亚克隆，结合细胞(比如癌细胞)的基因型和表型特征之间的一一对应关系的分析模型，更准确地鉴定组织内部(尤其是肿瘤内部)的多个不同的细胞克隆。

本发明生物信息分析方法，还包括但不限于：等位基因分析、基因表达分析、RNA编辑分析，比较基因组和转录本之间的关联分析，如某原癌基因调控区域小片段的缺失导致基因表达的不正常上升，引发疾病，或者该基因表达区域一个碱基突变，导致所表达的蛋白失活等等。本发明提供的技术方案可以做到个体样本点对点的相关性分析，而非传统的通过群体相关来推断。

第一方面，本发明提供了一种同时构建单细胞基因组和转录组高通量测序文库的方法，包括如下步骤：

a)获取单细胞；

b)分离细胞核和细胞质；

c)单个细胞核全基因组扩增，获得基因组测序文库；

d)单个细胞去核细胞质全转录组扩增，获得转录组测序文库。

优选地，所述步骤a)中，所述单细胞为卵母细胞、肿瘤细胞、神经细胞或癌细胞。

优选地，所述步骤b)中，采用显微注射(Microinjection)法对单个细胞进行核质分离。

进一步优选地，所述显微注射法中，微细管针(microcapillary needle)的直径在0.5-5微米(microns)，抓针(holding needle)的直径在10-50微米(microns)。