2023年7月25日晚，由上海国际人类表型组研究院、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院、中国生物物理学会表型组学分会共同举办的生命天眼论：Phenomics表型组学前沿论坛第六十三期顺利开讲。

本次论坛特别邀请了北京大学生物医学前沿创新中心、北京未来基因诊断高精尖创新中心汤富酬教授，作了主题为“利用单细胞测序技术探索人类发育和疾病的分子机制”的精彩报告。论坛由复旦大学附属妇产科医院、遗传工程国家重点实验室张锋教授主持，来自全国的4200余名专家、学者线上参加了本次论坛。

汤富酬教授

汤富酬，北京大学生物医学前沿创新中心教授，北京未来基因诊断高精尖创新中心副主任。主要从事人类早期胚胎以及生殖系细胞发育以及癌症的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，开启了单细胞转录组测序时代。在此基础上，发现了人类生殖系细胞发育过程中基因表达网络的多项重要表观遗传学调控机理。以通讯（或者共同通讯）作者身份在Cell，Nature，Science，Cell Research等期刊发表论文70余篇，文章被引用14000余次。其中多项研究工作获评2014年度和2015年度中国科学十大进展，以及2015年度和2019年度中国生命科学领域十大进展。目前为Cell Stem Cell, Cell Research, Protein & Cell, Genome Biology, Genomics Proteomics & Bioinformatics, Precision Clinical Medicine, Open Biology等学术期刊编委。多次受邀参加AGBT、ISSCR、ICHG、Gordon Conferences、HCA等国际会议并作受邀报告。

张锋教授

论坛开始，主持人张锋教授代表主办方对莅临的嘉宾及观众表示热烈欢迎，并对上海国际人类表型组研究院（IHPI）、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院（HuPI），以及演讲嘉宾汤富酬教授做了简要而隆重的介绍。

报告中，汤富酬教授首先简要回顾了单细胞组学测序技术的发展历程，并指出基于二代测序平台的单细胞转录组测序技术难以获得单个细胞中全长转录本准确信息，开发新一代技术具有必要性。

接着，汤教授介绍了团队近几年基于三代测序平台单细胞转录组测序技术方面的工作进展。团队开发了基于三代单分子测序平台的高灵敏度单细胞转录组测序方法—SCAN-seq以及SCAN-seq2，能够在单细胞分辨率直接获取全长转录本序列信息，表现出高灵敏度和高稳健性。例如在小鼠胚胎干细胞每个单细胞中可以检测到8000多个基因的表达，与之前基于二代测序平台最灵敏的单细胞转录组测序方法不相上下，可通过测序200多个单细胞就能在小鼠胚胎干细胞（mESCs）和小鼠植入前胚胎中分别鉴定出6487种和27250种新转录本。同时该技术首次提出单细胞转录组三代测序数据可以将一个单细胞中的父母源转录本准确区分开，并分别进行精准定量分析。总体来说，团队开发出的SCAN-seq新方法具有广阔的应用前景，能够克服单细胞转录组二代测序方法的各种局限性，将单细胞组学测序从“二”时代推进到“三”时代。

其次，汤教授介绍了团队在单细胞基因组三代测序技术方面的进展。团队在国际上率先发展了单细胞基因组三代测序技术（SMOOTH-seq和SMOOTH-seq2），并且在此基础上实现了单细胞基因组从头组装，只要用30个单细胞的基因组三代测序数据就可以将人类基因组组装到叠连群的NG50达到Mb级。进一步，同一单倍型上揭示基因遗传多态性连锁信息的相关工作成果。鉴于精子是天然的单倍体细胞，单精子基因组测序可以提供全染色体的相位信号。由于读长的限制，目前基于短读长的单精子基因组测序方法只能实现SNP单倍型分型，难以检测和分型复杂基因组区域的结构变异( Structural Variations，SVs )。故而团队研究开发了一种基于长读长的单精子基因组三代测序测序方法和相应的数据分析管道，可以准确地识别单个精子中的交叉事件和染色体水平的非整倍体，并有效地检测单个精子细胞中的SVs。重要的是，在没有亲本基因组信息的情况下，该方法可以在整个染色体尺度上准确地对来自雄性个体的杂合SVs和SNPs进行从头划分，利用100个单个精子细胞对SVs进行分期的准确率高达98.59 %，对SNPs进行分期的准确率高达99.95 %。此外，该方法能够可靠地推断出单倍型分辨的STRs / VNTRs在单个精子细胞中的重复扩展，为研究哺乳动物单倍型相关的遗传学提供了新的机会。

再次，汤教授简要介绍了团队在单细胞表观基因组检测的工作进展。团队开发了基于三代测序平台（单分子测序平台）的单细胞染色质可及性测序技术，命名为scNanoATAC-seq。该技术整合了长读长单分子测序平台和单细胞染色质可及性测序技术（scATAC-seq：Single cell Assay for Transposase Accessible Chromatin using sequencing）的优势，实现了在一个单细胞中同时检测染色质可及状态以及基因组结构变异。之后，汤教授还介绍了团队开发的基于三代测序平台（单分子测序平台）的单细胞染色质三维结构Hi-C测序技术（scNanoHi-C，还未发表），可以准确鉴定多个细胞中高阶染色质互作事件（例如两个增强子同时结合到同一个启动子上调控其转录活性），并且可以在单个细胞中高效区分同源染色体（例如准确区分父源X染色体和母源X染色体），准确鉴定不同染色体之间的染色质互作事件。

最后，汤教授还展望了单细胞组学测序技术在发育生物学领域的应用前景，包括从基因失活研究拓展到基因剂量研究，从单一细胞类型研究拓展到完整器官系统研究，从模式动物研究拓展到evo-devo研究等。

生命天眼论：Phenomics表型组学前沿论坛将持续为大家提供高质量的讲座，第六十四期生命天眼论：Phenomics表型组学前沿论坛将于8月1日（下周二）晚上20:00-21:30举行，届时将由四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室黄灿华教授，带来主题为“氧化应激与氧化还原信号调控”的报告。敬请各位同仁关注！

Phenomics期刊简介

Phenomics是一本新创的同行评审国际期刊，聚焦表型组学前沿研究，搭建全球表型组学领域专家交流的国际平台，推动该领域相关的理论创新和学科发展。

本期刊拥有强大的国际编委团队，复旦大学金力院士担任主编，美国系统生物学研究所Leroy Hood院士、澳大利亚莫道克大学Jeremy Nicholson院士、德国莱布尼兹环境医学研究所Jean Krutmann院士、复旦大学唐惠儒教授共同担任副主编，复旦大学丁琛教授担任执行主编，另有来自全球多国的三十多位著名科学家共同组成编委团队，以及四十多位青年科学家组成青年编委团队。

我们诚挚地邀请广大科研人员投稿！ 

Phenomics官网：https://www.springer.com/journal/43657

投稿链接：https://www.editorialmanager.com/pnmc/

编辑部邮箱：phenomics@ihup.org.cn、phenomics@fudan.edu.cn

欢迎关注Phenomics官方公众号

文章来源：人类表型组计划公众号