推动单细胞基因组检测走向临床应用
澳门科技大学精准再生医学研究中心与南方医科大学科研团队合作在单细胞水平的拷贝数变异（Copy Number Variation, CNV）检测领域取得重要进展。团队针对临床单细胞基因组层面的CNV检测需求，提出了一套兼具高准确性与高性价比的中等通量单细胞CNV测序新方法，为生殖医学与肿瘤精准诊疗提供了有力工具。相关成果以 “A medium throughput approach for single cell copy number variation sequencing towards efficient application in clinics” 为题，2025年11月13 日以在线提前公布的方式发表在国际权威期刊 Journal of Advanced Research （中科院1区TOP，IF=13）上。
论文概览
CNV是一类影响人类发育、遗传性疾病以及肿瘤发生发展的宏观基因组信息变化。在临床实践中，CNV 检测是三代试管婴儿的胚胎植入前遗传学检测（PGT）、基于羊水或绒毛膜的产前遗传诊断、和肿瘤残留病灶特别是循环肿瘤细胞（CTC）检测等必不可少的要求。在生殖遗传领域，精准的CNV检测对及早发现染色体异常、减少先天性疾病和遗传病发病风险、提升胚胎植入成功率都有重要作用。在肿瘤防治领域，基于CNV测序对CTC准确的动态监测，不仅仅可以更客观精准第评估肿瘤进展，而且能及时发现肿瘤重要的克隆演化事件，从宏观基因突变的尺度指导肿瘤的精准个体化防控。然而，现有单细胞 CNV 测序方法大多依赖全基因组预扩增、往往需要专用设备，而且存在流程复杂、成本高、扩增偏倚严重、通量有限和溯源难等问题，难以满足临床场景中“样本珍贵、细胞稀有、每一个样品都需足够可靠的报告”等综合要求。
针对上述临床遗传检测痛点，潘星华教授科研团队在本研究中提出和验证了中等通量单细胞CNV测序的新方法（msCNVS）。msCNVS利用创新携带条形码的改造 Tn5 转座酶在实验早期同步实现单细胞基因组的“标签化+片段化”，随后把已标记的一组单单细胞混合成一管，再通过添加文库索引等步骤完成文库构建，而无需全基因组预扩增。通过对一系列临床样本及标准参照细胞系的测试，该流程将当前常规的单细胞CNV建库时单细胞从头到尾的从与扩增到建库的独立操作的低通量技术，升级为同时进行多个样品的中通量技术，可以根据需要灵活选择数个样品、十数各样品， 48或者96个样品或更多样品的单管建库，数量级地提升了工作效率、减少了成本。实验表明，只要细胞基因组完整，每个细胞都能稳定地获得满意的结果，达到临床要求。基准比较研究表明，该技术在针对稀有细胞CNV测序的效率和产出质量，超越了目前市场上其他竞争技术。
与此同时，团队创建了二维拟合演算法，并完成了软件管线构建。该方法通过对单细胞全基因组信号在“倍性缩放系数—基线偏移量”二维空间中寻优，实现了无需默认倍性的拷贝数精确解析，并通过 “模糊区”等指针分类量化信息、有效地提高结果置信度。值得指出的是，结合msCNVS精准的实验和分析技术，本报告对废弃囊胚CNV嵌合体的存在提供可靠的了单细胞水平的直接证据；也发现了个体内同一批样品CTC的CNV同构型非常强，而同一种肿瘤,如小细胞肺癌，在不同个体之间CTC的CNV异质性巨大的现象。
文章也推出了中通量微群体细胞CNV测序（mCNVS）方法， 适用于植入前囊胚滋养层细胞样品（一般5-10个细胞）等含有少于200个细胞的情形，在保证高效操作的同时，微群体细胞的分析结果达得了几乎可比肩群体细胞的输出质量。文章还提出了继续升级其为高通量的方案，将对需要进行大量单细胞的研究提供了一种方便、可靠而高效的科学工具。业界评价认为，本文的创新技术具有重要的临床转化前景，将成为是单细胞技术临床应用的模范尝试。
试管婴儿遗传筛查和产前诊断及精准动态癌症监测的临床应用
关于研究团队
本研究由澳门科技大学和南方医科大学的研究团队共同完成，得到了澳门科技发展基金、澳门科技大学教师研究基金、广东省自然科学基金及国家自然科学基金等多个项目的支持。澳门科技大学医学部精准再生医学研究中心团队潘星华教授和谭广亨总监、南方医科大学朱浩领衔，本文由潘星华教授担任首席通讯作者。
