中国科研团队突破单细胞多组学技术瓶颈 全球首发"DNA甲基化+RNA"同步检测方案

(问题)单细胞研究正从“看清细胞类型”加速走向“解释细胞命运”;然而真实生物体系中,基因表达、表观遗传修饰、免疫受体重排等信息往往同时发生、相互作用。长期以来,科研人员多依赖分别开展转录组测序、免疫组库分析以及DNA甲基化检测,再通过统计方法进行跨组学整合。这种“分开测、后拼接”的路径容易带来样本消耗大、成本高、批次效应难控等问题,也使得“同一细胞内因果链条”难以被精确还原,成为制约机制研究的一道瓶颈。 (原因)业内人士指出,多组学同步检测的难点主要集中在三上:其一,不同分子层的提取与建库化学体系差异显著,如何同一细胞内兼顾RNA的易降解特性与DNA甲基化信号的完整保留,需要精细的流程设计;其二,单细胞尺度下信息量有限,若流程冗长或损耗过大,容易造成有效信号不足;其三,高通量、自动化与稳定性之间需要平衡,通量上去后,若缺乏标准化设备与流程,数据一致性反而会下降。 (影响)在上述背景下,寻因生物在伦敦举行的Festival of Genomics & Biodata(FOG)大会上发布SeekOne® DD单细胞DNA甲基化+RNA多组学解决方案。据介绍,该方案基于其高通量基因捕获与分子共标记等技术路径,可在同一细胞或细胞核中同步获取RNA表达谱、免疫组库信息(适用于免疫细胞)以及全基因组DNA甲基化信号,并覆盖5mC/5hmC等关键表观标记。相较传统多流程串联方式,同步获取与配对有助于减少跨实验带来的误差,使研究者更直接地在细胞层面追踪“表观调控—转录响应—免疫特征”之间的关系,为复杂体系研究提供更连贯的数据链。 从通量与样本适配性看,该方案提出单个样本最高可处理约1.2万个细胞,同时兼容新鲜与冻存组织、单细胞与单细胞核等多种输入类型。业内认为,高通量意味着在肿瘤微环境、免疫应答等细胞异质性强的场景中,研究者能够在同一项目内同时兼顾“全局覆盖”与“稀有亚群捕获”,降低因抽样不足造成的偏差。 从效率与成本角度看,自动化微流控流程可缩短关键操作时间,减少对操作经验的依赖,有利于提升多中心研究的一致性。公司上表示,达到相近数据性能的情况下,该方案对测序量的需求相对更低,有助于缓解多组学研究中常见的经费压力。业内人士指出,随着多组学项目从探索性研究走向更大规模队列与长期随访,标准化、可复制、成本可控将成为技术能否广泛应用的重要门槛。 (对策)围绕多组学研究“数据可比、流程可控、结果可解释”的需求,受访专家建议从三上发力:一是强化样本前处理与建库流程标准,尽量减少不同批次、不同操作者带来的系统偏差;二是建立更完善的质量控制指标体系,特别是对甲基化覆盖度、转录本检出率、免疫组库配对效率等核心指标进行统一评估;三是同步推进数据分析与生物学解释工具建设,避免“能测到但难解释”,推动多组学从数据堆叠走向机制推断与可验证假设生成。 (前景)随着国际人类细胞图谱等计划持续推进,科研界对“同细胞多层信息”需求不断增加。业内普遍认为,多组学一体化将成为解析发育与衰老、肿瘤克隆演化及免疫微环境互作的重要方向:在发育与衰老研究中,甲基化重塑与转录网络的同步读出有助于捕捉关键转折点;在肿瘤研究中,同步观察CNV涉及的信号、免疫细胞状态与表观调控特征,有望更系统解释治疗反应差异与耐药演化路径;在表观遗传学研究中,多层数据的同源配对将促进对非线性调控关系的识别,推动对细胞命运决定机制的深入理解。 公开资料显示,寻因生物是一家聚焦单细胞测序技术与配套仪器的高新技术企业,已布局多项发明专利申请,并参与相关国家科研任务。业内人士认为,国产生物技术企业在单细胞与多组学方向持续加大研发投入,将有助于提升关键工具自主可控水平,并在全球科研服务与产业协同中争取更大话语权。

单细胞研究正从“看见差异”走向“解释差异”,从“描述图谱”走向“追问因果”;面向复杂疾病与生命过程,仅靠单一维度数据已难以满足科学问题的深度与精度要求。以一体化多组学为代表的新工具,若能在标准化、规模化与可解释性上持续突破,将为基础研究与医学转化提供更坚实的数据底座,也将推动生命科学研究范式在更高维度上迭代升级。