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基因型和表型之间的关系是生物学和医学领域的研究热点,而转录组是联系二者的桥梁,因此对细胞转录组的分析成为了研究二者关系的重要策略。为了了解基因表达异质性和细胞命运及表型之间的关系,对不同命运的单细胞转录组进行检测和分析是十分必要的。近年来,单细胞水平的转录组分析技术的出现和发展逐渐显现出了巨大的应用前景。
本研究致力于建立卵母细胞和肿瘤细胞单细胞水平的转录组扩增平台,以期今后用于原始卵泡形成和非整倍体细胞命运的相关分子机制的研究中。经过不断的尝试和改进,最终成功建立了单细胞水平的全转录扩增技术:首先运用显微操作技术快速分离和转移单个细胞至细胞裂解液中进行细胞裂解;然后利用通用的oligo(dT)引物,在SuperScriptⅢ高效反转录酶的作用下,对单个细胞的全部mRNA进行反转录;去除多余的引物之后,对cDNAs的第一条链的3端加上多聚腺嘌呤核苷酸(Poly-A)尾,再利用oligo(dT)引物对所有的cDNAs进行同步的第二条链合成和后续的扩增,并最终获得足量的单细胞cDNAs。运用琼脂糖凝胶电泳对扩增产物进行鉴定,以确保所得cDNAs的扩增质量。利用PCR或Real-TimePCR方法对不同单细胞样本中的GAPDH进行扩增,鉴定扩增系统的可靠性。同时,针对不同细胞的特点,分别建立了外源RNA参照系统,进一步在相对定量的水平上验证扩增系统的可靠性和稳定性。
此研究将该技术初步应用于卵包囊中卵母细胞不同命运的研究当中,成功实现单细胞水平的卵母细胞转录组的扩增,并且通过PCR技术定性验证了该系统的可靠性,结果发现可能影响卵母细胞命运和调控原始卵泡形成的基因(p63和Gdf9)的表达在不同卵母细胞中存在显著差异,同时,通过利用外源RNA参照系统(eGFP&RFP)进一步验证了该系统的可靠性。
在前期实验的基础上,本研究进一步将此技术应用于非整倍体细胞命运的研究中,并针对该技术进行了改进和完善,最终能够成功获得单细胞样本的足量的cDNAs,同时,通过Real-TimePCR的方法检测各样本中内参基因GAPDH及相关基因的表达水平,验证了结果的稳定性和重复性。
综上所述,本研究成功建立了单细胞转录组扩增技术平台,并在卵巢组织细胞和肿瘤细胞的研究中分别得到了应用。此研究还可以进一步寻找相关功能基因,并进行后续研究分析,为深入探讨相关过程的分子机制提供了新的技术手段。