汤富酬教授做客水木清华生命科学讲座讲述“利用单细胞测序技术探索人类发育和疾病的奥秘”

2020年12月24日下午，生命中心PI、北京大学生命科学学院教授汤富酬做客“水木清华生命科学讲座”，为师生们做了题为“利用单细胞测序技术探索人类发育和疾病的奥秘”的学术报告。报告在清华大学生物医学馆E109会议室举行，由生命中心PI沈晓骅主持。

图为汤富酬教授讲座现场

汤富酬教授本次报告基于其课题组近年来发展的单细胞测序技术展开。传统测序方法一次处理成千上万个细胞，得到的变异水平也是成千上万个细胞的平均后水平。但是，就如同世界上没有完全相同的两片树叶一样，没有两个细胞是完全相同的。所以，单细胞测序对于研究单个细胞就显得至关重要。单细胞测序技术的突出优点是可以从细胞图谱的角度，探测细胞特异性以及细胞间的差异，探索细胞间的协同运作方式，研究组织异质性问题，根据细胞层面的特征对疾病进行深度刻画。单细胞测序技术极大地推进了基因组学领域，使不同细胞类型得以精细区分，使得科学家们在单细胞水平进行分子机制研究成为可能。

汤富酬教授首先介绍了人类生殖系细胞发育的表观遗传变化规律。汤教授课题组发现人类植入前胚胎的DNA甲基化重编程过程是基因组全局大规模去甲基化和重要基因组区域从头加甲基化之间复杂动态平衡的结果。更有意思的是，他们发现了人类植入前胚胎中父、母源基因组DNA甲基化以及染色质状态的不对称分布在发育重编程过程中的逆转，揭示了父、母源DNA甲基化等表观遗传信息在胚胎发育过程中的不对称传递。此外，他们课题组还发现雌性胚胎中X染色体随机失活和剂量补偿效应的重要特点，以及人类胚胎生殖细胞异步发育过程中的全部重要阶段和关键节点。这些发现深化了对人类早期胚胎和生殖系细胞发育以及表观遗传重编程过程的认识。

接下来，汤富酬教授课题组对人类结直肠癌发生的表观遗传学调控机理展开深入研究，揭示了结直肠癌DNA甲基化异质性的重要特征，发现结直肠癌细胞中基因组去甲基化强烈富集在异染色质区域，提示异染色质紊乱是结直肠癌的重要生物学特征。同时，其课题组还意外发现以基因组拷贝数变异为代表的遗传变异在人体正常组织的各种免疫细胞、成纤维细胞以及血管内皮细胞中广泛存在。传统观点认为，存在于肿瘤微环境的免疫细胞本身并无突变或其他异常，但他们课题组却发现在肿瘤微环境的免疫细胞存在染色体非整倍性的现象，这一现象甚至同样存在于远离癌症病发灶以及正常组织的免疫细胞中，汤教授认为这可能与人体自然衰老有关。此外，他们还发现肿瘤组织中发生遗传异常的成纤维细胞的比例远远高于癌旁正常组织，并且遗传异常的成纤维细胞在肿瘤组织中发生了显著的克隆扩张。这些发现为开发治疗结直肠癌的药物靶点等提供帮助。

汤教授还介绍了其课题组利用第三代测序技术从单细胞水平研究可变剪切的工作。利用该技术，他们在细胞内发现了六千多个新的可变剪切体，并通过判断可变剪切的转录本是父源还是母源进一步揭示细胞内不对称表达的规律。该工作将研究“One gene，one phenotype”推进到“One RNA isoform，one phenotype”的新台阶。

图为师生认真听讲

汤富酬教授精彩的报告内容引发了同学们的深入思考，同学们在报告结束后踊跃提问发言，表达自己的观点看法。汤教授也对同学们提问给出了细致的回答。

人物简介：

汤富酬教授在北京大学生命科学学院获得博士学位，在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究。目前任北京大学生命科学学院生物医学前沿创新中心教授，北京未来基因诊断高精尖创新中心副主任。主要从事人类早期胚胎以及生殖系细胞发育以及癌症的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，开启了单细胞转录组测序时代（发展了世界上第一个单细胞转录组测序技术（2009），第一个单细胞DNA甲基化组测序技术（2013），第一个单细胞多组学测序技术（scTrio-seq, 2016），第一个单细胞表观基因组多组学测序技术（scCOOL-seq, 2017））。研究成果先后获得2014和2015年度中国科学十大进展，以及2015和2019年度中国生命科学领域十大进展。汤富酬教授目前担任Cell Stem Cell，Open Biology，Genome Biology以及Science Bulletin等知名国际期刊编委。