华大单链DNA测序技术，助力“一管血”样本获得游离核酸多组学数据

游离DNA（cfDNA）是指游离在细胞外的DNA，存在于血浆、血清或尿液等体液中。cfDNA的片段组学特征可用于微创、实时、动态地监测生理和病理状态，在肿瘤早筛与复发监测、母婴健康、器官移植、感染疾病等领域具有广阔的应用前景。

高通量测序技术是表征cfDNA片段组学特征的主要手段，其中，双链DNA文库制备技术作为主流的文库制备方案，已被广泛应用于cfDNA核小体印记相关的疾病生物标志物研究。然而，双链DNA文库制备技术无法捕获样本中的单链cfDNA组分，导致cfDNA分子印记未得到全面表征。

近日，深圳华大生命科学研究院开发了适配于华大DNBSEQ测序平台的单链DNA测序文库制备技术，能够同时捕获血浆中单链和双链cfDNA片段，并保留其链特异性信息。研究团队揭示了一种cfDNA新特征——cfDNA链特异性特征，其与基因转录状态、甲基化水平和线粒体复制等多种特征有关。该研究丰富了cfDNA片段组学的概念并展示了其临床应用潜力。研究成果发表于临床检验医学科学与实践领域权威期刊《临床化学》（

Clinical Chemistry

Clinical Chemistry

基于自主开发的DNBSEQ平台单链DNA测序文库制备技术，研究团队对34名健康受试者的血浆cfDNA全基因组测序数据进行了链特异性分析。研究发现，染色体的链特异性富集分数与染色体基因密度呈正相关。此外，基因转录水平、CpG位点密度和甲基化水平都与cfDNA链特异性特征有关。研究团队发现基于游离线粒体DNA的链特异性偏好性特征集中于线粒体基因组的非编码区域，一定程度反映了线粒体的转录和复制的分子印迹。

单链DNA文库制备技术结合DNBSEQ测序技术可以捕获cfDNA链特异性信息

研究团队利用cfDNA链特异性特征，探索了性别差异基因和相关通路。此外，研究团队进一步使用外部低深度测序数据集验证了前文所述的cfDNA多个链特异性特征，并发现cfDNA多个链特异性特征的组合可以明显地区分非癌症对照和肺癌患者。这些结果展示了cfDNA链特异性特征在生理状态监测和作为疾病生物标志物的应用潜力。

肺癌患者与非癌症对照的cfDNA链特异性特征对比

值得一提的是，本项研究采用的单链建库技术具有广泛的应用潜力。 首先，该技术在微量和碎片化DNA样本中具有优良表现。单链建库技术最初是为了解决古DNA高度碎片化且含量低微的难题而被提出来的，后来被拓展应用到RNA测序，提供转录本的链特异性信息。此外，该技术也适用于DNA甲基化测序，对经过重亚硫酸盐化学转化后的损伤性DNA片段有良好的兼容性，并且不会引入由双链DNA文库制备“末端修复”步骤导致的甲基化率检测偏差。

文章共同通讯作者、深圳华大生命科学研究院张艳副研究员表示：“目前，研究团队已成功将单链建库技术拓展至RNA和DNA甲基化测序，能够利用较低起始量，完成广谱cfRNA测序、高深度cfDNA全基因组测序、高深度cfDNA全基因组甲基化测序，从而实现利用‘一管血’样本获得全面的游离核酸多维组学数据。相关技术还在不断研发和升级中，未来将在更多研究中被推广应用。”

深圳华大生命科学研究院张艳副研究员和金鑫研究员为该论文的共同通讯作者。深圳华大生命科学研究院与中国科学院大学联合培养博士生杨昌霖、曾国丹，以及深圳华大生命科学研究院技术骨干欧日晶为该论文的共同第一作者。该项目得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省自然科学基金的支持。相关研究严格遵守科研伦理规范，所涉及的数据使用了匿名化处理。

让我知道你“在看”