推動單細胞基因組檢測走向臨床應用
澳門科技大學精準再生醫學研究中心與南方醫科大學科研團隊合作在單細胞水準的拷貝數變異（Copy Number Variation, CNV）檢測領域取得重要進展。團隊針對臨床單細胞基因組層面的CNV檢測需求，提出了一套兼具高準確性與高性價比的中等通量單細胞CNV測序新方法，為生殖醫學與腫瘤精準診療提供了有力工具。相關成果以 “A medium throughput approach for single cell copy number variation sequencing towards efficient application in clinics” 為題，2025年11月13 日以線上提前公佈的方式發表在國際權威期刊 Journal of Advanced Research （中科院1區TOP，IF=13）上。
論文概覽
CNV是一類影響人類發育、遺傳性疾病以及腫瘤發生發展的宏觀基因組資訊變化。在臨床實踐中，CNV 檢測是三代試管嬰兒的胚胎植入前遺傳學檢測（PGT）、基於羊水或絨毛膜的產前遺傳診斷、和腫瘤殘留病灶特別是循環腫瘤細胞（CTC）檢測等必不可少的要求。在生殖遺傳領域，精準的CNV檢測對及早發現染色體異常、減少先天性疾病和遺傳病發病風險、提升胚胎植入成功率都有重要作用。在腫瘤防治領域，基於CNV測序對CTC準確的動態監測，不僅僅可以更客觀精準第評估腫瘤進展，而且能及時發現腫瘤重要的克隆演化事件，從宏觀基因突變的尺度指導腫瘤的精準個體化防控。然而，現有單細胞 CNV 測序方法大多依賴全基因組預擴增、往往需要專用設備，而且存在流程複雜、成本高、擴增偏倚嚴重、通量有限和溯源難等問題，難以滿足臨床場景中“樣本珍貴、細胞稀有、每一個樣品都需足夠可靠的報告”等綜合要求。
針對上述臨床遺傳檢測痛點，潘星華教授科研團隊在本研究中提出和驗證了中等通量單細胞CNV測序的新方法（msCNVS）。msCNVS利用創新攜帶條碼的改造 Tn5 轉座酶在實驗早期同步實現單細胞基因組的“標籤化+片段化”，隨後把已標記的一組單單細胞混合成一管，再通過添加文庫索引等步驟完成文庫構建，而無需全基因組預擴增。通過對一系列臨床樣本及標準參照細胞系的測試，該流程將當前常規的單細胞CNV建庫時單細胞從頭到尾的從與擴增到建庫的獨立操作的低通量技術，升級為同時進行多個樣品的中通量技術，可以根據需要靈活選擇數個樣品、十數各樣品， 48或者96個樣品或更多樣品的單管建庫，數量級地提升了工作效率、減少了成本。實驗表明，只要細胞基因組完整，每個細胞都能穩定地獲得滿意的結果，達到臨床要求。基準比較研究表明，該技術在針對稀有細胞CNV測序的效率和產出品質，超越了目前市場上其他競爭技術。
與此同時，團隊創建了二維擬合演演算法，並完成了軟體管線構建。該方法通過對單細胞全基因組信號在“倍性縮放係數—基線偏移量”二維空間中尋優，實現了無需預設倍性的拷貝數精確解析，並通過 “模糊區”等指標分類量化資訊、有效地提高結果置信度。值得指出的是，結合msCNVS精準的實驗和分析技術，本報告對廢棄囊胚CNV嵌合體的存在提供可靠的了單細胞水準的直接證據；也發現了個體內同一批樣品CTC的CNV同質性非常強，而同一種腫瘤,如小細胞肺癌，在不同個體之間CTC的CNV異質性巨大的現象。
文章也推出了中通量微群體細胞CNV測序（mCNVS）方法， 適用於植入前囊胚滋養層細胞樣品（一般5-10個細胞）等含有少於200個細胞的情形，在保證高效操作的同時，微群體細胞的分析結果達得了幾乎可比肩群體細胞的輸出品質。文章還提出了繼續升級其為高通量的方案，將對需要進行大量單細胞的研究提供了一種方便、可靠而高效的科學工具。業界評價認為，本文的創新技術具有重要的臨床轉化前景，將成為是單細胞技術臨床應用的模範嘗試。
試管嬰兒遺傳篩查和產前診斷及精準動態癌症監測的臨床應用
關於研究團隊
本研究由澳門科技大學和南方醫科大學的研究團隊共同完成，得到了澳門科技發展基金、澳門科技大學教師研究基金、廣東省自然科學基金及國家自然科學基金等多個項目的支援。澳門科技大學醫學部精準再生醫學研究中心團隊潘星華教授和譚廣亨總監、南方醫科大學朱浩領銜，本文由潘星華教授擔任首席通訊作者。
