朱强远
基于微流控芯片的单细胞时空组学技术研究
报告人:朱强远
所在单位:浙江大学
报告人简介:朱强远，博士，研究员，博士生导师，浙江大学分析仪器研究中心，浙江大学智能系统与控制研究所，工业控制技术全国重点实验室研究员，担任中国自动化学会智能健康与生物信息专委会委员，中国生物化学与分子生物学会生物技术分会委员。长期致力于高通量单细胞测序和单分子诊断微流控芯片技术研究，在单细胞测序、微流控芯片技术的研究取得了多项开创性的重要成果，涉及单细胞全基因组测序技术LCS-WGA、单细胞全转录组MATQ-drop、表观遗传组、空间组学测序、自吸分液式数字PCR和数字LAMP新技术（SPC-chip）等，用于癌症和神经退行性疾病如阿尔茨海默病的细胞图谱建立，早期诊断与检测等。目前已在Nature Biotechnology、Science Advances等国际期刊发表SCI论文30余篇。申请授权发明专利6项，转让发明专利1项；单细胞基因组测序工作获得美国NIH Director’s New Innovator Award和McNair scholar资助。主持及参与国家自然科学基金3项，科技部重点研发计划课题4项，高技委重大项目课题1项，国家重点实验室自主项目1项，中国博士后基金1项，启真计划1项。研发的多项单细胞测序技术处于国际领先水平，不仅为生命科学研究提供技术手段，同时将推动高端单细胞测序仪器的国产化和提高国际竞争力。
报告摘要:微流控芯片技术为集化学、材料、生物和工程技术等多学科交叉的前沿技术，是典型的兼具新材料、新技术、新工艺和新装备的新质生产力。微流控技术具有通量高、试剂和样本用量少、成本低、便携等特点，适用于复杂生物样本的高通量检测分析。单细胞具有体积小、内溶物极少，检测难度大等特点，微流控芯片技术极大地推动了单细胞组学技术研究的发展。近些年，课题组发展了以微流控芯片为基础的单分子检测技术-数字PCR、单细胞转录组技术、单细胞全基因组技术和单细胞空间组学技术等。单细胞测序技术对于稀少样本的异质性分析、基因的功能富集、特异性标志基因筛选等具有前所未有的优势，已经成为解析细胞网络最强有力的技术手段，为研究生殖、发育、衰老、肿瘤等问题提供强大的技术支持。灵敏度是单细胞RNA测序方法的关键，直接关系到检测的准确度和可靠性。低灵敏度将导致数据的不准确性和不可靠性，很难有效区分细胞之间的真实差异与“噪音”。为了解决这些问题，我们将介绍高灵敏度单细胞全转录组测序技术MATQ-seq，该技术通过提高逆转录效率和PCR扩增子的生成效率来增加RNA-seq的灵敏度，MATQ-seq的捕获效率为89.2%，基因检测数达到15,000个以上。该方法极大地提高了检测的灵敏度和准确性，可以检测低丰度基因，从而分析相同类型的单个细胞之间基因表达的细微差异以及转录爆发。在此基础上，我们开发了基于微流控液滴的高通量单细胞核测序技术MATQ-drop，其每个细胞检测基因数可达6,000个。我们将该方法用于单个神经突触转录组的检测，通过对同一样本中细胞核内的转录组进行高通量测序，建立了突触亚群和不同的细胞亚群的联系，同时检测到了在突触中发生的RNA剪接。研究结果表明MATQ-drop提供了一种高通量突触小体转录组测序技术，该技术将有可能促进生命科学研究新发现。
