单细胞转录组测序技术原理及其应用

基因转录调控及其机制分析是后基因组时代生物学研究的重点之一。常规研究往往建立在细胞群体或者组织上,一般表现出的是细胞的综合反应,难以判断单个细胞的情况,而在肿瘤、疾病预防等方面都需要对少量或单个细胞进行研究,因此,单细胞研究技术必不可少。常规的基因组扩增技术难以消除内含子的影响,并且无法用来阐述某些类型或某些特殊单个细胞之间基因表达的异质性,而转录组测序从RNA入手,将其反转录为cDNA后再进行大量扩增,可以完美地消除内含子的影响。本文主要就单细胞分离技术、单细胞转录组测序技术、高通量测序技术进行综述,并列举了现阶段的研究进展,分析了该项技术在各个领域的应用以及在家畜育种中的应用前景。     

单细胞转录组测序在家畜生产中的应用

常规转录组学研究大多是在器官或组织水平上进行转录组测序,忽略了细胞间基因表达的异质性,而单细胞转录组测序(single cell RNA-seq,scRNA-seq)技术可从动物组织分离出的单个细胞的微量全转录组RNA扩增后进行高通量测序,从而在单细胞水平上揭示基因与表现型的关系.现概述scRNA-seq的关键技术要点...     

单细胞RNA测序在畜禽遗传育种中的研究进展

单细胞RNA测序(single cell RNA sequencing, scRNA-seq)是在单细胞水平上实现高通量测序的技术,可以用来研究特定细胞亚群基因表达的异质性,帮助我们识别未知或稀有的细胞类型,并为进一步的研究奠定基础。scRNA-seq技术的进步使其在肿瘤、临床医学和发育生物学等领域得到了广泛应用,但在畜禽育种中的研究还较少。本文介绍了scRNA-seq一般流程,着重阐述了其在畜禽的生殖分化、毛囊发育和肌肉生成等方面的研究现状以及前景,以期为scRNA-seq在畜禽遗传育种中的研究和应用提供理论依据。     

单细胞转录组测序技术及其在动物繁殖中的应用进展

动物繁殖在动物种群发展和生命进化的过程中起到群落延续、物种演化、进化变异等至关重要的作用。繁殖是各种生殖细胞的动态变化和互作效应的结果,对生殖细胞动态变化机制进行解析是了解动物繁殖过程的基础。单细胞转录组测序技术在群体细胞中以单细胞维度深入解读信息,逐步成为解读细胞类群异质性、关键基因筛选、相关通路表达、细胞互作等具有复杂性、多样性、动态性的生物学问题的首要选择。目前,单细胞转录组测序技术已经开始从动物生殖细胞的角度对动物繁殖的相关机制进行更深入的探究,以此进一步研究动物繁殖的相关过程。因此,本文主要对单细胞转录组测序技术的相关内容以及其在动物繁殖中的相关应用进行总结。     

单细胞转录组测序技术在动物肠道中的应用研究进展

高通量测序技术的发展是实现单细胞转录组测序的基石。高通量测序技术基于单细胞分辨率完成组织细胞分型、分析基因表达模式、揭示基因调控关系。文章介绍了3种单细胞转录组测序技术（10×Gnomics、Smart-seq2、Drop-Seq）的原理，阐明了微生物屏障、化学屏障、物理屏障和免疫屏障的组成和功能。通过单细胞转录组测序技术揭示动物肠道免疫的细胞异质性研究，以期为肠道健康的深入研究提供参考。     

单细胞转录组测序技术及其在肌内脂肪细胞研究中的应用

单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)技术在单细胞水平对转录组进行测序,可从表达量、细胞量及细胞组成等多种角度描述样本,主要包括单细胞分离、mRNA反转录、文库构建、转录组测序和数据分析等步骤。单细胞分离是scRNA-seq技术操作的第一步,常用的细胞分离方法有连续稀释法、显微操作法、荧光激活流式细胞术、激光捕获显微切割术和微流控技术。基于不同细胞捕获、cDNA扩增和文库构建开发了许多scRNA-seq方法,如CEL-seq2、Drop-seq、MARS-seq、SCRB-seq、Smart-seq、Smart-seq2等。与传统测序方法相比,scRNA-seq可识别单个细胞的基因表达信息、记录细胞的空间位置、跟踪不同细胞谱系在分化过程中的轨迹,这为研究难以大量提取的肌内脂肪细胞分子特异性和发生分化过程带来极大便利。作者简要介绍了scRNA-seq技术的关键步骤,比较分析了单细胞分离和转录组测序方法的优缺点,综述了肌内脂肪细胞的起源以及scRNA-seq在肌内脂肪细胞的亚群和标记基因鉴定以及细胞分化轨迹追踪中的应用,以期为肌内脂肪...     

动物基因组学重测序的应用研究进展

随着第二代测序技术的研发和应用,基因组学的研究不断出新,为其带来了更新的科研方法和解决方案。基因组测序可以更深地了解一个物种的分子进化、基因组成和基因调控等特点,特别基因组重测序技术的发展和应用,将基因组学的研究推向了多领域、多样化、多功能的新阶段。现已从变异检测、性状定位、遗传图谱构建、群体进化分析等方面取得丰硕成果。文章阐述了动物基因组重测序学领域中全基因组测序技术和简化基因组测序技术的应用现状和发展趋势。     

全基因组测序在畜禽中应用的研究进展

在基因组研究方面,目前全基因组测序已由第一代测序技术发展到第三代测序技术,全基因组测序与传统方法相比具有更加全面、精准、高效等优势。随着测序技术的发展和费用的降低,全基因组测序（whole genome sequencing,WGS）技术逐渐成为基因组研究应用最广泛的技术。全基因组测序已经在畜禽起源进化、重要经济性状基因挖掘、分子育种等方面取得了诸多成果。通过全基因组重测序,能够发现拷贝数变异（copy number variation,CNV）及单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）变异,丰富现有的CNV和SNP数据库,为抗病、生长、食欲、代谢调节、表型、环境适应机制及重要经济性状基因的分析提供重要数据。作者针对全基因组测序技术在主要畜禽上的研究进展,综述了全基因组测序在畜禽的品种遗传多样性、群体演变机制、功能基因挖掘等研究中的应用,并探讨了全基因组测序存在的问题,旨在为畜禽种质资源保护和分子育种实践提供参考。     

绵羊基因组测序及应用研究进展

随着测序技术的不断发展,测序价格的平民化使得基因组测序及应用普及到各个物种。绵羊作为人类重要的经济动物,其基因组研究近年来取得了重要进展,在绵羊起源、进化和适应性及功能基因鉴定等方面的研究取得了重要成果。该文重点综述绵羊的全基因组de nono测序进展及全基因组重测序在解析绵羊品种遗传多样性、揭示进化适应机制、功能基因定位等方面的研究应用,以期为绵羊的生物学研究提供方法参考,也为绵羊品种资源的保护和利用及分子育种提供参考。     

我国科学家绘制首个哺乳动物细胞图谱

正浙江大学医学院干细胞与再生医学中心郭国骥教授团队研发出低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序平台,并在短时间内利用这一平台构建全球首个哺乳动物的细胞图谱。该成果于2月23日刊登在国际学术期刊《细胞》杂志上。郭国骥认为,单细胞组学技术使人类能够从单个细胞的视角,精确解析细胞的分化、再生、衰老以及病变,"这类技术正带来一场细胞检测、分     

测序技术的研究进展

基因组测序技术是一种分子生物学及其相关学科研究中最常用的技术。从20世纪70年代中期第一代测序技术出现以来,基因组测序技术已取得了重大进展,并改变了生命科学诸多领域的研究面貌。测序成本的急剧下降,测序通量呈指数提高,使得测序速度大大提升。DNA和RNA是生命体的2个基本遗传物质,其组成和序列变化创造了形形色色的生命世界。快速、准确地获取生物体的遗传信息对于生命科学的研究具有重要意义,测序技术能够真正地反映基因组、遗传信息转录,全面地揭示基因组的复杂性和多样性,在生命科学研究中起着重要的作用。综述了各代测序技术的发展成果、测序原理、测序优缺点、国内研究现状,并对测序技术未来的发展方向进行了展望。     

基于单细胞转录组测序技术筛选牛体内囊胚性别特异性基因

【目的】探究牛体内雌性和雄性囊胚在mRNA水平上的特异性差异,挖掘雌性和雄性囊胚发育差异相关候选基因。【方法】参考GenBank中牛牙釉质基因（AMEL）序列（AMELX基因,登录号：NM_001014984.1;AMELY基因,登录号：NM_174240.2）设计引物,以胚胎内细胞DNA为模板,采用巢式PCR扩增技术鉴定单个牛体内囊胚的性别。选用确定性别的单个雌性和雄性囊胚为试验材料,采用Smart-Seq2扩增技术构建单个胚胎测序文库,应用Illumina HiSeq Xten高通量测序平台对单个胚胎进行单细胞转录组测序（scRNA-Seq）,并进行了基因差异表达、GO功能和KEGG通路分析。【结果】通过巢式PCR扩增胚胎内细胞中的AMEL基因,确定了胚胎性别;基因表达分析筛选出两组之间差异表达基因（DEGs）6 160个,其中雌性特异性基因675个,雄性特异性基因305个;GO功能注释发现雌性特异性基因显著注释在核苷酸结合、信号转导调控、多细胞生物发育、细胞骨架等条目,雄性特异性基因显著注释在氧化磷酸化、线粒体、线粒体内膜、核糖体等条目;KEGG通路富集分析发现7条与雌性和雄性囊胚发育差异相关的通路,分别为代谢途径、糖酵解、磷酸戊糖途径、细胞衰老、氧化磷酸化、调节干细胞多能性的信号通路和Wnt信号通路;并利用GO和KEGG结果筛选出5个在牛体内囊胚期胚胎发育过程中具有直接或间接作用的基因：FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B。【结论】牛体内雌性和雄性囊胚之间存在广泛的转录差异,性别特异性基因FBP1、GADD45G、FHL2、FOSB和WNT2B可能是直接或间接影响胚胎发育的关键基因。     

基于高通量测序技术挖掘分子遗传标记及其在蛋鸡生产中的精准应用

高通量测序技术是研究物种复杂生物性状遗传机制的基础,随着高通量测序技术的不断优化提升,一些与生物表型性状密切相关的基因组变异被精准地挖掘出来,其中包括单核苷酸多态位点(SNP)、小片段的插入或缺失(Indel)、拷贝数变异(CNV)以及结构变异(SV)为代表的分子标记。与传统遗传标记相比较,分子遗传标记具有多态性高、遍布整个基因组、检测手段简单快捷以及成本低廉的特点。通过检测覆盖全基因组范围内的分子标记,利用基因组水平的遗传信息对个体或群体遗传资源进行评估,能够缩短世代间隔、提高选种的准确性,进而在短期内取得较大的遗传进展。作者从高通量测序技术挖掘分子遗传标记角度入手,综述了三代测序技术发展历程和应用领域以及三代分子遗传标记检测技术在蛋鸡种业创新中的应用,并详细阐述了高通量测序技术与分子遗传标记相结合在蛋鸡群体遗传多样性及进化分类、群体遗传图谱的构建和功能基因定位、数量性状形成的遗传机制解析和质量性状形成的遗传机制解析等4个方面的精准应用,以期为蛋鸡基因组选择进入实质应用阶段提供科学依据和指导。     

Research Progress on Novel Peptide Epitopes Technology

As an important component of the antigen, peptide epitopes can be recognized by T cell receptor (TCR) and antibodies which induced protective immunity by the host immune system. Traditional research methods, such as overlapping peptide synthesis is long time-consuming which greatly limits the study of epitopes. With the development of bioinformatics, high-throughput sequencing, CRISPR/Cas9 technology, MS and other technologies and explaining the processing mechanism of TAP-dificient protein constantly, the research for epitopes is being perfect continually. In this article, some new methods to study epitopes were introduced, including computer prediction of B cell or T cell epitopes, identification of epitopes based on the structure and interaction of MHC and antigenic peptides, screening epitopes by means of high throughput sequencing, screening epitopes by means of newly genome editing, the up-to-date research in TAP-deficient T cell epitopes, etc. Finally,future prospect for research direction of peptides was further forecasted.