郭國(guó)驥教授團(tuán)隊(duì)發(fā)布高通量、高靈敏度單細(xì)胞核總RNA測(cè)序技術(shù)并繪制泛腫瘤單細(xì)胞圖譜

2023 年11 月27 日，《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science）在線刊登了浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院郭國(guó)驥教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Pan-cancer single-nucleus total RNA sequencing using snHH-Seq”（DOI：10.1002/advs.202304755）。論文報(bào)道了一種高通量、高靈敏度的單細(xì)胞核總RNA 測(cè)序方法snHH-seq（high-throughput and high-sensitivity single-nucleus total RNA sequencing），并使用該方法繪制了囊括9種腫瘤、70余萬單細(xì)胞的泛腫瘤單細(xì)胞圖譜，全面解析腫瘤轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，包括表達(dá)水平、突變、剪接模式、克隆動(dòng)態(tài)等，為全面理解癌癥發(fā)病及進(jìn)展的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)，為改善癌癥診斷、預(yù)后和治療結(jié)果提供助力。

研究人員首先將隨機(jī)引物和預(yù)索引策略結(jié)合在液滴微流控平臺(tái)上開發(fā)了snHH-seq，并建立了詳細(xì)的分析流程用于更好地解析snHH-seq數(shù)據(jù)。使用細(xì)胞核進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，解除了對(duì)非新鮮樣本分析的限制，降低了細(xì)胞解離的難度，并減少解離過程中產(chǎn)生的應(yīng)激反應(yīng)，使得跨時(shí)間維度樣本分析成為可能。使用隨機(jī)引物而不是oligo-dT引物捕獲RNA，不僅可以拯救部分降解的樣本，而且具有更高的靈敏度（一個(gè)轉(zhuǎn)錄本有多個(gè)引物結(jié)合位點(diǎn)）和更高的覆蓋率（轉(zhuǎn)錄本的3'和5'端，polyA 尾RNA 和非polyA 尾RNA）。預(yù)索引策略應(yīng)用于基于微流控液滴和微孔板的單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)，能夠提高至少一個(gè)數(shù)量級(jí)的細(xì)胞通量，并實(shí)現(xiàn)樣品的并行分析。

研究人員采用snHH-seq分析了32份臨床冷凍腫瘤標(biāo)本（包括肺腺癌、肝細(xì)胞癌、肝內(nèi)膽管癌、膠質(zhì)瘤、結(jié)腸腺癌、直腸腺癌、乳腺浸潤(rùn)性癌、食管癌和胃腺癌），在泛癌水平上通過對(duì)惡性細(xì)胞進(jìn)行亞型分析來解析不同癌癥類型的共性，并對(duì)腫瘤體細(xì)胞突變及其對(duì)可變剪接的影響進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在腫瘤發(fā)展過程中，非惡性的上皮細(xì)胞中可能積累了大量常見變異，導(dǎo)致相關(guān)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的變化，同時(shí)RNU基因（剪切相關(guān)基因）變異可能影響惡性細(xì)胞中的剪接過程，促進(jìn)癌癥干細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄亞型的表達(dá)。不同基因亞型的表達(dá)水平可能作為惡性細(xì)胞的特征和標(biāo)簽。

論文第一作者為良渚實(shí)驗(yàn)室陳海德博士、香港大學(xué)方秀南博士、良渚實(shí)驗(yàn)室邵紀(jì)凱博士研究生、浙江大學(xué)附屬第一醫(yī)院章琦副教授、浙江省腫瘤醫(yī)院徐麗偉博士、杭州躍真生物科技有限公司陳嘉業(yè)工程師。研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。