單細(xì)胞基因組測序是生命科學(xué)與生物技術(shù)的共性使能技術(shù)之一，但其推廣應(yīng)用面臨諸多瓶頸。一方面，單個細(xì)胞的核酸含量低，為滿足測序所需核酸量通常須大幅增加擴增循環(huán)數(shù)，這將極度放大基因組DNA擴增的偏好性，從而大幅度降低單細(xì)胞全基因組覆蓋率；同時，單細(xì)胞的分離獲取、裂解、擴增等過程通常十分繁瑣，其操作困難、易于污染。為此，中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所單細(xì)胞中心開發(fā)出一種模塊式的可尋址動態(tài)液滴陣列平臺（aDDA）。該平臺能快速分離獲取單細(xì)胞，并批量完成單細(xì)胞裂解、高覆蓋度核酸擴增和產(chǎn)物回收，為單細(xì)胞全基因組測序樣品制備提供了創(chuàng)新的全集成技術(shù)，相關(guān)研究成果于7月23日發(fā)表在Small上。

單細(xì)胞基因組測序樣品制備需要整合不同的功能單元，以完成一個復(fù)雜、多步的完整實驗過程。支撐這一過程的液滴微流控技術(shù)，一方面在液滴操控上需要“靜”，以利于單細(xì)胞液滴的鑒別和追蹤，從而提高單細(xì)胞分離獲取的可信度；另一方面又需要“動”，以便于可控地添加試劑，從而快速實現(xiàn)連續(xù)多步反應(yīng)。然而，現(xiàn)有的“連續(xù)流動”和“靜態(tài)模式”的液滴微流控方法難以滿足上述“動”、“靜”兼顧的要求。針對該問題，單細(xì)胞中心副研究員李春宇提出一種動態(tài)液滴操控新方法，可在“動”與“靜”結(jié)合中準(zhǔn)確鑒別和追蹤包裹單細(xì)胞的液滴，并精準(zhǔn)可控地向靜態(tài)液滴中添加試劑，以啟動核酸擴增反應(yīng)。依托該技術(shù)，研究人員進(jìn)一步構(gòu)建了名為aDDA的模塊式集成化可尋址動態(tài)液滴陣列，實現(xiàn)了單細(xì)胞基因組測序樣品制備的全流程集成。該陣列具有以下特點：高集成度，通過多種液滴操控基本功能單元在微芯片上的一體化設(shè)計，實現(xiàn)了單細(xì)胞分離、細(xì)胞裂解、擴增試劑添加、在線預(yù)擴增以及擴增產(chǎn)物回收等環(huán)節(jié)的在線化與集成化；高可信度，通過“可尋址”的微腔室設(shè)計，結(jié)合“動靜結(jié)合”的單細(xì)胞微液滴操作，實現(xiàn)了單細(xì)胞核酸樣品制備各環(huán)節(jié)的可控制、可追蹤、可驗證，從而確保了操作的準(zhǔn)確性；高覆蓋度，基于前期開發(fā)的“微液滴單細(xì)胞精確包裹”技術(shù)，將通常的微升級MDA擴增體積大幅縮小到亞納升級（三個數(shù)量級的壓縮），從而大幅度降低基因組擴增的偏好性、提高基因組的覆蓋率。相比于20 μL的擴增體系，基于aDDA（300 pL擴增體系）能將酵母單細(xì)胞基因組的覆蓋率從26%提高到91%。

未來，研究人員將基于aDDA研制全自動單細(xì)胞基因組測序樣本制備儀。該儀器將作為下游環(huán)節(jié)和單細(xì)胞中心研制的CAST-R、RACS-Seq、FlowRACS、EasySort Lego/Compact等單細(xì)胞拉曼系列儀器系統(tǒng)對接，針對微生物組、突變體庫、人體組織等復(fù)雜細(xì)胞樣品，服務(wù)從單細(xì)胞代謝表型組到相應(yīng)基因組的高通量解析。(生物谷Bioon.com）

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