哈佛大学医学院华人专家学者联合会（HMS-CSSA）学术研讨会系列

单细胞基因测序技术可以广泛应用于检测追踪肿瘤细胞的突变，分化过程等领域，是精准医学发展中最前沿的技术之一。该技术对更精确快速的诊断癌症基因的突变及表达信息具有深远的意义。

2015年10月22日，哈佛大学医学院华人专家学者联合会（HMS-CSSA）邀请到丹纳法伯癌症研究院 （Dana Farber Cancer Institute）及哈佛公共卫生学院 (Harvard T.H. Chan School of Public Health)的袁国丞教授主持了单细胞基因组学专题研讨会。研讨会邀请了四位工作在该领域前沿的年轻科学家:丹纳法伯癌症研究院单细胞基因组中心及Broad Institute癌症项目中心Joshua Francis博士和张承中博士，丹纳法伯癌症研究院及哈佛公共卫生学院的蒋岚博士，哈佛大学的王思远博士,分享了他们在样本处理，测序方法，数据分析，成像技术的最新研究成果。

测定肿瘤细胞基因组。Joshua Francis博士来自于丹纳法伯癌症研究院单细胞基因组中心及Broad Institute癌症项目中心的Meyerson实验室。Francis博士开发的单细胞全基因组测序新技术从单细胞皮克级的遗传物质扩增百万倍，测序结果能覆盖97%的基因组，达到检测出唯一的不重复的亚克隆突变的目标。这种方法已经在检测胶质母细胞瘤中EGFR突变得到验证：从冷冻病人样本中分辨出EGFR复杂突变的各个单细胞亚型，追溯出EGFR突变的进程，从而有效地指导精确用药（1）。

单细胞测序中的大数据。同样来自于Meyerson实验室的张承中博士致力于提高单细胞测序的数据分析的准确性。他们发现在单细胞中，扩增过程中产生的人工错误会导致一对同源染色体同时改变。相反，真正的突变只发生在单个同源染色体上。根据这个策略张博士开发的新算法LookSeq通过把检测到的突变定相到单个染色体上，来确定其是否是真正的突变。该算法可以更有效地控制产生于扩增过程中的人工错误，已经被应用于检测DNA损伤和染色体错分离（2）。

捕捉肿瘤起始细胞。人体组织由具有不同功能的各种细胞亚型组成，其中的罕见细胞型，例如成体干细胞，抗原特异性T细胞，循环肿瘤细胞等在发育和疾病中都起到关键作用。但是其稀少的数量一直是制约检测和研究的壁垒。来自于丹纳法伯癌症研究院及哈佛公共卫生学院袁国丞教授实验室的蒋岚博士开发的新算法BLACKWSWAN可以精确的分析出罕见细胞亚群，灵敏度达到只需要3个细胞存在的程度。这为捕捉稀有细胞亚群，尤其是肿瘤起始细胞开发了一个灵敏工具。这种算法可以广泛应用于单细胞测序，inDrop及Drop-seq数据平台。

MERFISH-单细胞成像。来自于哈佛大学著名学者庄小威研究团队的王思远博士介绍了他们团队突破性的单分子成像技术。该技术采用组合标签，顺序标记以及error-robust编码方案，将单细胞RNA分子的检测提高到1001个，打破了单分子荧光原位杂交（smFISH）只同时检测30-100个RNA分子的限制。同时在单细胞中检测100-1000个不同RNA分子的拷贝数和亚细胞空间定位，对于测绘基因调控网络，预测基因功能，尤其是疾病相关的基因，具有广泛的应用价值(3)。

随着精准医学的出现，及其在肿瘤治疗中的成功应用，对基因测序技术的精确性和高通量性的需求也越来越迫切，由此单细胞基因测序技术应运而生。哈佛大学的研究团队一直引领着该技术的前沿，不断在样本处理，大数据分析及高分辨率成像技术上树立里程碑。单细胞基因测序技术在癌症诊断，人体发育及其他疾病研究的广泛应用吸引来一百多名长木医学区的学生和学者参加了本次研讨会。与会者同演讲人在研讨会中，及会后展开了积极的讨论并商谈合作项目。哈佛大学医学院华人专家学者联合会（HMS-CSSA）旨在促进医疗研发体系中各方的交流和合作，为医疗创新创造有利的条件。

• Francis et al., 2014. Cancer Discov. Aug;4(8):956-71
• Zhang et al., 2015. Nature. 522, 179-184.
• Chen et al, 2015. Science 348 aaa6090