期刊：Science China-Life Sciences
影响因子：80
生命科学研究的显微镜化已证明基于细胞群的方法在某些领域（如肿瘤异质性和早期胚胎发育）的研究中可能有限。为此，2009年单细胞转录组测序技术的引入标志着一项重大进展（Tang，2009）。在此基础上，Navin等人（2011）结合全基因组扩增（WGA）与高通量测序，推出了单细胞全基因组测序（scWGS）技术。这种创新方法解决了从组织样本中获取不同细胞之间异质性信息的挑战，使得在样本量小的情况下仍能研究单细胞行为。

通过单细胞DNA测序，scWGS为深入探讨细胞之间的异质性提供了新视角。scWGS的应用已经扩展到多个研究领域，包括神经科学、器官发生、肿瘤学及临床诊断等。其潜力被《自然方法》杂志强调为2013年最为期待的技术之一。scWGS的发展为研究生物学或临床意义上的罕见细胞基因组提供了重要工具，包括循环肿瘤细胞及用于植入前遗传学诊断的细胞。

该技术在单细胞分离、全基因组扩增（scWGA）及测序分析的过程中面临多重挑战，特别是在有效扩增单个细胞基因组，以保证下游分析的材料充足且减少扩增偏倚。确保从单细胞获得的遗传信息的准确性和可靠性显得尤为重要。本节将首先介绍scWGA技术的进展，并阐述相关关键化学反应策略，继而重点介绍高通量scWGS方法，探讨其在肿瘤细胞基因组并行测序中的应用。

scWGA过程的关键挑战在于如何有效扩增单个细胞的基因组，确保获取足够的材料进行后续分析。扩增过程中任何偏差、基因组丢失或突变都可能影响数据的可靠性。单细胞中DNA的含量有限，通常约为6pg，为达成测序要求，需要在测序前成功放大。这一扩增过程旨在生成高覆盖率的全基因组，以确保后续高通量测序结果的准确性。随着时间推移，WGA技术也发生了重要变化，诸如简并寡核苷酸引物PCR（DOP-PCR）、多重置换扩增（MDA）及多重退火循环扩增（MALBAC）等技术不断被开发及优化。

在讨论具体的WGA方法时，每种策略在覆盖范围、均匀性和准确性方面均展现了不同的优势。例如，MDA技术利用6个碱基对的随机引物在等温条件下进行链置换扩增，能够生成较长的DNA片段，并具有较高的复制保真度。然而，由于其扩增过程的非线性特性，仍存在均匀性不足的问题。为了提高扩增均匀性和覆盖性，后续改进的技术如乳剂MDA（eMDA）、数字液滴MDA（ddMDA）等相继被提出。

MALBAC方法作为scWGA的一种新兴技术具有独特优势，其准线性放大的特性克服了传统指数放大的偏差，现已成为高通量检测的常用工具。LIANTI技术则通过转座酶保持线性扩增，特别在识别拷贝数变异及单核苷酸变异方面表现出色。另一方面，互补链的多重末端标记扩增（META-CS）则通过对双链DNA的处理大大降低了假阳性和提高了准确性。

scWGS技术在单细胞基因组学的快速发展以及其在生物医药领域的应用前景不容忽视。从肿瘤生物学到生育能力的研究，scWGS揭示了单细胞基因组结构差异，为个性化医疗提供支撑。尤其在肿瘤研究中，scWGS帮助科学家揭示了肿瘤内的异质性、克隆演化过程等，推动附带靶向治疗的发展。在生育领域，通过IVF产生的胚胎的植入前遗传学检测（PGD）与基因组筛选（PGS）均依赖于scWGS技术，以提高健康胚胎的选择准确率。

总之，随着单细胞基因组技术的不断进步，这一领域为生物医学的研究提供了新的视角和方法，彰显出巨大的潜力，尤其在尊龙凯时等品牌的参与下，愿将其科研成果转化为临床应用，带动生物医学的更大进步。