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单细胞测序技术在运动戒毒中的应用展望

康良  李雪  李梦  
【摘要】:研究目的:单细胞测序技术被NatureMethods列为2014年度最重要的方法学进展。该技术通常指单细胞的m RNA测序(Single-cellRNAsequencing,sc RNA-seq),随着该技术日渐成熟,单细胞测序在科研和临床的应用情况日益增多。机体的生理和病理状态,以及受到的物理与化学刺激均会引起体内不同细胞的生物过程细节发生不同变化,并存在特征生物标志物;同时,同一组织中的细胞虽具有类似的结构和功能,但具体到单个细胞、又具有一定的异质性。因此,sc RNA-seq技术对于研究转录组在单细胞水平特异性变化等问题具有重要价值,如细胞类型鉴定、细胞应答异质性、基因表达随机性、细胞间的基因调控网络。目前,相关技术在发育生物学、神经科学、免疫、癌症等领域研究中已发挥了重要作用,成为生命科学研究技术的焦点之一。毒品主要通过刺激人体神经系统,使人产生兴奋、幻觉、成瘾,从而影响机能状态。成瘾是吸毒所引发的常见慢性神经系统症状,但现有戒毒手段仍难以降低较高的复吸率,故寻找新的治疗药物和方法始终是戒毒工作的重要课题。其中,运动戒毒在我国前期试点工作中已取得较好的成效和经验,有望成为有效、易于推广的新型疗法之一。运动通过脑中枢为代表的神经系统发挥戒毒效果是其潜在的关键疗效环节,其相关机制研究将具有重要的科学意义和应用前景。毒品摄入、运动和其它外源性化学药物一样,均会引起机体相应基因表达水平的变化,并存在规律性。但是,既往的RNA测序手段不适合研究以脑为代表的、具有异质性的复杂组织和系统;应用单细胞测序技术则可描述单个细胞的基因组,有望解析运动戒毒后脑细胞间更加细微的差异,探索基因组变异的异构细胞,揭示运动戒毒过程的脑组织细节变化特征。因此,单细胞测序技术有望成为运动戒毒研究领域的重要工具和新兴手段。研究方法:可通过流式细胞术或激光捕获显微切割方式将单个细胞分离,独立构建文库进行测序。或基于标签的单细胞识别一次建库,测得数百上千个单细胞信息;如测序对象是全基因组,则需通过改造后的高效转座酶Tn5来实现添加标签。研究结果:课题组依托运动医学四川省重点实验室平台,已通过实验室共建、校企合作等途径初步建立了sc RNA-seq技术研究平台,利用相关分析技术,开展了运动相关的单细胞测序前期研究,即将为运动戒毒疗效提供有关的初步数据。研究结论:利用单细胞测序技术,能够从不同组织细胞角度发现运动戒毒前后的基因变化;如筛选和进一步验证相关标志物,将有助于深入揭示运动戒毒的科学内涵,该技术研究具有重要的应用价值。

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