来源：iNature Life（ID：iNature_Lifes）
目前还没有有效的方法在单细胞全基因组水平上检测结构变异（SVs）和染色体外环状DNA（ecDNAs）。
2021年6月30日，来自北京大学汤富酬等研究团队在Genome Biology上在线发表了题为“The dynamics of N6-methyladenine RNA modification ininteractions between rice and plant viruses”的研究论文，开发了一种新的基于第三代测序平台的单细胞全基因组测序（scWGS）方法，名为SMOOTH-seq（通过转座子插入扩增的长片段的单分子实时测序）。
单细胞全基因组测序（scWGS）是揭示生物样本中细胞间异质性和识别基因组变化如拷贝数变异（CNVs）和点突变的有力工具。因此，该技术使探索细胞谱系，特别是肿瘤发生过程中的细胞演化成为可能，并精确地挖掘出大量测序中丢失的异质性信息。近年来，已经开发了相当多的单细胞基因组扩增技术，如DOP-PCR、多重置换扩增（MDA）、多重退火和循环扩增循环（MALBAC）以及通过转座子插入的线性扩增（LIANTI）。
然而，目前的scWGS方法都是基于下一代测序平台，产生高度准确但相对较短的读数（几百个碱基对），非常适合调用拷贝数变异（CNVs）、小差异和单核苷酸变异（SNVs），但不是结构性变异（SVs）的最佳选择。包括单个细胞中的缺失、插入、复制和易位在内的SVs很少被报道，尽管它们是人类体细胞中遗传变异的主要来源之一，并且可以成为肿瘤发生和转移的驱动力。
此外，染色体外环状DNA（ecDNAs）最近在人类细胞中被发现，并被认为在癌症发展中发挥重要作用。特别是数百到数千千碱基大小的长环状DNA可以在细胞中高度扩增，并驱动大量的致癌基因过度表达。这些基因组结构的异常变化可能对肿瘤的发生和转移起着关键作用，但目前还没有有效的scWGS方法来系统地识别它们。
近年来，单分子实时（SMRT）DNA测序技术已被用于研究人类基因组中的全基因组SVs。PacBio平台的HiFi模式生成DNA模板的高保真循环连续共识（CCS）长读，实现了长读测序的高精确度（99.8%）。这使得直接跨越SVs断点的读数测绘更加容易和可靠，因为SVs经常发生在重复性元素丰富的基因组区域，这对于用NGS平台的百基线长度的短读数测绘是非常具有挑战性的。然而，SMRT DNA测序通常需要微克量的DNA作为输入，这给单细胞测序带来了巨大的挑战，因为单个人体细胞只有几个象限的基因组DNA，比需要的要低数百万倍。
为了解决检测单个细胞中的SV和ecDNA的挑战，研究团队开发了一种基于TGS平台的单细胞基因组测序方法，将其命名为SMOOTH-seq（通过转座子插入扩增的长片段的单分子实时测序）。Tn5转座已被广泛用于构建下一代测序（NGS）的猎枪片段库。与以前的设计不同，将商业化的Tn5转座酶与一个适配体序列嵌入，而不是两个不同的适配体序列。通过这种方式，可以通过转座-PCR回收所有的原始DNA片段，而不是只有50%的基因组片段在其末端有不同的适配体序列。此外，还对反应条件进行了优化，最后确定了适当的反应条件，包括适配体连接转座的浓度、转座缓冲液和DNA聚合酶，使得在单个人类细胞中能够有效地捕获和扩增长片段。而这些扩增的长片段适合在第三代测序（TGS）平台上直接测序，如SMRT DNA测序平台。
总之，SMOOTH-seq开启了scWGS的新篇章，因为它产生了长达数千碱基的高保真读数。
参考消息：
https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-021-02406-y#author-information
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