目前，高通量測(cè)序技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種生物學(xué)研究中，然而，由于多細(xì)胞組織中廣泛存在的細(xì)胞異質(zhì)性，使得研究人員難以通過組織樣品測(cè)序來揭示一些復(fù)雜的生物現(xiàn)象，如在腫瘤演化研究中，腫瘤組織的異質(zhì)性使得研究人員難以分析腫瘤內(nèi)細(xì)胞的遺傳結(jié)構(gòu)并識(shí)別在腫瘤演化中的重要變化，除非進(jìn)行額外的細(xì)胞分選實(shí)驗(yàn)，否則研究人員很難鑒定出癌癥發(fā)展中具有重要影響的遺傳突變。2011年，來自冷泉港實(shí)驗(yàn)室的研究人員運(yùn)用一種單細(xì)胞測(cè)序，通過基于拷貝數(shù)變異（CNV）的數(shù)據(jù)結(jié)果分析了乳腺癌的癌細(xì)胞種群結(jié)構(gòu)，指出腫瘤的進(jìn)化可能是間斷性的（Navin et al., 2011, Nature），挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的腫瘤漸進(jìn)式演化模型。這一發(fā)現(xiàn)成為了癌癥研究中的一次重大突破，但是此方法的局限是不能從單個(gè)核苷酸水平了解單個(gè)癌細(xì)胞的遺傳特性。

為了攻克這個(gè)難題，來自深圳華大基因研究院的研究人員建立了一種基于多重置換擴(kuò)增（MDA）的單細(xì)胞測(cè)序新方法，并對(duì)該方法的擴(kuò)增均一性、靈敏度、特異性等方面進(jìn)行了全面評(píng)估。文章*作者、華大基因該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人宋盧挺說：“這種將多重置換擴(kuò)增（MDA）和測(cè)序技術(shù)相結(jié)合的單細(xì)胞測(cè)序方法不僅具有更高的分辨率和基因組覆蓋度，而且具有更好的敏感性和特異性。該方法從單核苷酸水平上為各種復(fù)雜疾病和生物學(xué)過程的研究開辟了新思路。”

為了探究腫瘤的演化及遺傳特性，研究人員對(duì)取自一例典型的JAK2陰性ET病人的90個(gè)單細(xì)胞進(jìn)行了全外顯子測(cè)序，通過諸多分析，研究人員揭示了此ET在腫瘤發(fā)生中遵循單克隆演化模型，并鑒定了一些與ET的發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的突變基因。

在第二篇文章中，為了更好地解析腎癌內(nèi)部的遺傳變異情況，研究人員運(yùn)用此新方法對(duì)一例腎癌進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)此例腎癌并非由常見的兩個(gè)突變基因VHL和PBRM1導(dǎo)致，這說明在病人群體中所鑒定的頻發(fā)突變（recurrent mutation）可能與腫瘤個(gè)體無關(guān)，同時(shí)也強(qiáng)調(diào)了在癌癥分析和診斷過程中進(jìn)行個(gè)性化治療的重要性。通過遺傳學(xué)定量分析，研究人員發(fā)現(xiàn)在此腎癌中不存在明顯的克?。?xì)胞）亞群，而且在腫瘤細(xì)胞群體內(nèi)不同細(xì)胞突變頻率的突變之間也存在差異明顯的堿基突變譜，研究人員推測(cè)這可能與腫瘤演化過程中的選擇緊密相關(guān)。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了一些與此腎癌發(fā)生相關(guān)的重要功能基因。

深圳華大基因研究院副院長徐訊說：“我們對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)此腎癌內(nèi)的遺傳結(jié)構(gòu)比我們之前預(yù)想的要復(fù)雜得多。單細(xì)胞測(cè)序?yàn)閷?shí)體腫瘤研究開拓了一個(gè)新的研究視角，并對(duì)促進(jìn)開發(fā)更有效的細(xì)胞靶向治療方法具有十分重要的意義。同時(shí)，我們的研究也為其他研究人員利用單細(xì)胞測(cè)序研究腫瘤提供了一個(gè)很好的參照。”

文章通訊作者、深圳華大基因研究院副院長李英睿指出：“我們的兩項(xiàng)研究表明，單細(xì)胞測(cè)序新方法為遺傳異質(zhì)性腫瘤的高精度、全面評(píng)估提供了一個(gè)非常的研究工具。這種新方法和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為鑒定與腫瘤發(fā)展相關(guān)的候選基因提供了科學(xué)依據(jù)，也必將會(huì)推動(dòng)癌癥的遺傳機(jī)理和生物學(xué)過程更深入的研究。”

華大基因執(zhí)行院長王俊指出：“此單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)使基因組學(xué)研究提升到了一個(gè)全新的層次和高度，使科學(xué)家們可以真正從生命活動(dòng)的zui基本單位——細(xì)胞這個(gè)層次去研究生物的生長、發(fā)育、生殖、遺傳、變異等過程。”