众所周知,单细胞测序技术的出现大大促进了发育生物学、癌症生物学等多个领域的发展。单细胞测序技术依赖于基因表达图谱的相似性或者RNA新陈代谢动力学等因素来推断细胞短时间的发育轨迹。然而,发育轨迹推断的准确性受到相应假设的制约。例如,当测序细胞数不够时可能遗漏对轨迹推断具有重要意义中间状态细胞。此外,本质上基于单细胞转录组绘制的发育轨迹是从分子角度推断细胞间的谱系联系,而真正描述细胞间的谱系联系的金标准是遗传示踪技术。单细胞谱系示踪技术是单细胞测序技术与遗传示踪技术的有机结合。在捕获单细胞转录组的同时,它还获取了不同细胞的谱系联系信息,提高了发育轨迹推断的准确性,是单细胞测序技术领域的又一重大突破。
年4月19日,来自中国科学院广州生物医药与健康研究院的彭广敦研究员在ProteinCell杂志上发表了题为Connectingpastandpresent:single-celllineagetracing的综述(中国科学院广州生物医药与健康研究院的陈城博士为本文第一作者)。在这篇文章中,作者们深入地探讨了单细胞谱系示踪技术的主要实现形式、重要应用及技术实现注意事项,并对该技术的进一步改进和应用进行了展望。
1.单细胞谱系示踪技术的实现形式
不同于传统的荧光遗传示踪技术,在单细胞谱系示踪技术中,承载遗传示踪信息的元件是一条或者一组DNA序列片段,简称为条形码。由于条形码的多样性,条形码示踪可以捕获更多的细胞分裂信息,从而提高了识别细胞谱系联系的精确度。为了保证捕获条形码的效率,条形码一般被置于组成型表达元件(例如EF1a-GFP)的3’UTR区域,从而被转录组测序方法所捕获。鉴于单细胞转录组测序技术的成熟,此处单细胞谱系示踪技术的
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