单链DNA测序技术有助于获得多组分散核酸学数据

分散DNA(cfDNA)指细胞外游离的DNA，存在于血液、血清或尿液等体液中。CfDNA的片段组学特性可以用于微创、即时、动态地监测生理和病理状态，在肿瘤早期筛查和复发监测、母婴健康、肝脏移植、感染性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，作为主流的文库制备方案，双链DNA文库制备技术已广泛应用于cfDNA核小体印记相关疾病生物标志物的研究。但双链DNA文库制备技术不能捕捉样本中的单链CfDNA成分，导致cfDNA分子印记没有得到充分的表征。

近日，深圳华大生命科学研究院开发了单链DNA测序库的制备技术，可以同时捕捉血浆中的单链和双链CfDNA片段，并保留其链特异性信息。临床化学发表了相关研究成果。

研究小组揭示了cfDNA的一个新特征——cfDNA链的特异性，它与基因转录状态、甲基化能力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，并显示了其临床治疗潜力。

研究小组基于DNBSEQ平台单链DNA测序库自主开发的制备技术，对34名健康受试者的血液CFDNA全基因组测序数据进行了链特异性分析。研究表明，染色体的链特异性聚集结果与染色体的基因密度成正相关。此外，基因转录水平、CpG位点密度和甲基化水平与cfDNA链特异性有关。研究小组发现，基于分散线粒体DNA的链特异性偏好特征集中在线粒体基因组的非编码区域，在一定程度上反映了线粒体的转录和复制分子印记。

研究小组利用cfDNA链的特异性，探索了个体差异基因和相关渠道。此外，研究小组进一步利用外部低深度测序数据验证了上述cfDNA链的特异性，并发现cfDNA链的特异性可以明显区分非癌症对比和癌症患者。这些结果表明，cfDNA链的特异性在生理状态监测和应用潜力作为疾病生物标志物。

值得一提的是，该研究所采用的单链库建设技术具有广泛的应用潜力。首先，该技术在少量和碎片化DNA样本中表现良好。单链库建设技术最初是为了解决古代DNA高度碎片化、含量低的问题而提出的，然后扩展应用于RNA测序，提供转录本的链特异性信息。此外，该技术还适用于DNA甲基化测序，对重亚硫酸盐化学转换后的损伤性DNA片段具有良好的兼容性，不会引入双链DNA文库制备的“尾端修复”步骤导致的甲基化率检测错误。

深圳华大生命科学研究院副研究员张艳表示:“目前，研究团队已成功将单链建库技术扩展到RNA和DNA甲基化测序，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可以用较低的起始量完成，从而实现“一管血”样本的全面分散核酸多维组学数据的应用。相关技术仍在研发和升级中，未来将在更多研究中得到推广和应用。”