中美相繼提出精準(zhǔn)醫(yī)療計劃，引爆了全球的基因測序市場。從產(chǎn)前無創(chuàng)篩查到癌癥基因診斷的個性化用藥，基因測序技術(shù)的應(yīng)用范圍正逐步拓寬，而單細(xì)胞測序技術(shù)的發(fā)展將開啟診療行業(yè)新時代。
2013年，《科學(xué)》雜志（Science）將單細(xì)胞測序列為年度最值得關(guān)注的六大領(lǐng)域榜首。瑞典卡羅林斯卡研究院（Karolinska Institutet in Sweden）的Rickard Sandberg在談到單細(xì)胞RNA測序時說道：“大家等這一天已經(jīng)等了好幾十年了。直到今天，由于技術(shù)的進(jìn)步，這些試驗才變得足夠簡單，而且成本也能夠讓大家接受，所以才能夠走進(jìn)千千萬萬個實驗室。”
1、什么是單細(xì)胞測序技術(shù)？
單細(xì)胞測序技術(shù)，就是對單個細(xì)胞內(nèi)的DNA或RNA序列進(jìn)行擴(kuò)增、測序和組裝的一種新技術(shù)。但是，一個細(xì)胞里的DNA或RNA僅僅處在皮克（pg）級的水平，這么少的量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到過去已有測序儀的最低上樣需求。那么如何擴(kuò)增出單個細(xì)胞中的遺傳信息并盡可能地避免錯配和丟失是單細(xì)胞測序技術(shù)要解決的核心問題。2013年《自然》和《科學(xué)》雜志上陸續(xù)報道了多種多重退火和成環(huán)循環(huán)擴(kuò)增技術(shù)、基于芯片實驗室技術(shù)的單細(xì)胞測序和基于多重置換擴(kuò)增的單細(xì)胞測序，這些技術(shù)終于使單細(xì)胞測序技術(shù)成為了可能。而2013年Fluidigm公司推出了世界上第一款單細(xì)胞RNA測序自動化準(zhǔn)備系統(tǒng)（single-cell automated prep system for RNA-seq），極大地降低了科研人員們進(jìn)入單細(xì)胞研究領(lǐng)域的技術(shù)門檻。
2、與傳統(tǒng)測序技術(shù)相比，單細(xì)胞測序技術(shù)的優(yōu)勢所在
測序技術(shù)的不斷發(fā)展，讓測序成本不斷降低，也讓這項看起來很“高大上”的技術(shù)越來越接近普通老百姓，譬如產(chǎn)前檢查和疾病基因診斷。然而，過去的測序儀對DNA量要求較多，故必須采用成千上萬個細(xì)胞混在一起進(jìn)行研究，這就會模糊我們對大腦、血液系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)，及其組成這些系統(tǒng)的細(xì)胞之間異質(zhì)性（heterogeneity）的認(rèn)識。在單細(xì)胞層面，所有的疾病在病理學(xué)上都是不一樣的。單細(xì)胞研究能夠幫助我們更好地認(rèn)識為什么有些細(xì)胞生病了，而另外一些細(xì)胞卻還是正常的；也能夠告訴我們?yōu)槭裁从行┘?xì)胞對藥物的敏感性非常高，可是另外一些細(xì)胞對藥物卻“無動于衷”。故單細(xì)胞測序技術(shù)可謂是科技發(fā)展史上的一大創(chuàng)舉。
3、單細(xì)胞測序技術(shù)在腫瘤研究中的應(yīng)用
美國德克薩斯大學(xué)MD Anderson癌癥中心Nicholas Navin說：“單細(xì)胞測序儀技術(shù)是一項非常強大的技術(shù)，可以幫助我們發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞里的基因組變異。”確實，從疾病預(yù)后判斷到病情監(jiān)測，單細(xì)胞測序技術(shù)都將為腫瘤研究人員提供大量的信息。我們都知道，腫瘤細(xì)胞的突變速率非?？?，且腫瘤組織是一種高度異質(zhì)性的組織。確定腫瘤組織中存在哪些細(xì)胞亞群（或者叫克?。┚邆滢D(zhuǎn)移能力，哪些克隆對化療藥物是敏感的，這些信息對于臨床工作都非常有幫助。尤其針對隱藏在人體循環(huán)系統(tǒng)里的循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell, CTC）進(jìn)行全基因組或者轉(zhuǎn)錄組測序最有幫助，因為這些CTC細(xì)胞就是導(dǎo)致腫瘤轉(zhuǎn)移的元兇，有關(guān)它們的信息對于疾病的診斷、監(jiān)測和治療都至關(guān)重要。
4、單細(xì)胞測序技術(shù)在優(yōu)生優(yōu)育方面的應(yīng)用
對于不孕不育癥夫婦而言，孕育一個孩子是非常困難的事情，而且這也會讓他們的情感飽受折磨。即便他們懷孕了，如何生育一個健康的寶寶也是他們關(guān)心的一個重要問題。對于那些存在遺傳風(fēng)險，需要借助體外受精技術(shù)（in vitro fertilization，IVF）輔助的父母而言，胚胎植入前遺傳學(xué)診斷（preimplantation genetic diagnosis，PGD）技術(shù)是孕育出健康下一代的保證。然而，目前PGD技術(shù)也只能夠?qū)蚪M中的一個、或少數(shù)幾個位點進(jìn)行篩查和診斷，臨床醫(yī)生們所能獲得的信息相當(dāng)有限。而新出現(xiàn)的單細(xì)胞全基因組測序技術(shù)能夠?qū)ε咛ミM(jìn)行結(jié)構(gòu)異常、甚至是點突變的檢測，分辨率極高，對體外受精卵分裂產(chǎn)生的極體進(jìn)行基因組測序能夠為臨床醫(yī)生們進(jìn)行胚胎植入前的遺傳學(xué)診斷和篩查提供非常有價值的幫助。這對于那些攜帶有染色體異常卻又迫切地想要一個自己的健康孩子的夫妻來說無疑是一大福音。
盡管單細(xì)胞測序技術(shù)給我們帶來了很多驚喜，我們對該技術(shù)也寄予了厚望，但是該技術(shù)目前還不是實驗室里一項常規(guī)的檢測技術(shù)。因為基礎(chǔ)技術(shù)以及數(shù)據(jù)分析和解讀技術(shù)的不斷進(jìn)步是提高單細(xì)胞測序技術(shù)精確度的關(guān)鍵，而要在系統(tǒng)層面了解單細(xì)胞的作用，則必須要對大批量的細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序研究。即便如此，隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，這些問題也會在不久的將來得以解決，而單細(xì)胞測序技術(shù)用于臨床檢測也將備受期待。
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