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單細胞基因組是在單細胞水平對全基因組進行擴增與測序的一項新技術。其原理是將分離的單個細胞的微量全基因組DNA進行擴增，獲得高覆蓋率的完整的基因組后進行高通量測序用于揭示細胞群體差異和細胞進化關系。
從方法學角度來看，獲得高覆蓋率高保真性的全基因組擴增產物是準確全面的測序結果的保障。多重置換擴增(multipledisplacementamplification，MDA)利用隨機引物和等溫擴增可以獲得高保真的DNA大片段，但該方法的主要缺陷在于非平衡的基因組覆蓋率、擴增偏倚、嵌合序列及非特異擴增等。盡管各種改進的策略正在逐步減少這些缺陷，高覆蓋率、高保真性及高特異性的擴增仍然是亟待解決的問題。
單細胞基因組優勢:
1、降低PCR擴增偏倚，使得單細胞中93%的基因組能夠被測序。這種方法使得檢測單細胞中較小的DNA序列變異變得更容易，因此能夠發現個別細胞之間的遺傳差異。這樣的差異可以幫助解釋癌癥惡化的機制，生殖細胞形成機制，甚至是個別神經元的差異機制。
2、靈敏度高:單細胞、單染色體或0.5pg的基因組DNA即可進行擴增。
3、擴增均勻性顯著優于其它技術，測序數據可進行CNV分析，用于21三體等染色體變異檢測。
4、擴增產物用途廣泛:可用于二代測序、微陣列、qPCR、基因克隆。
現在已經成功應用于人類單精子、植入前產前篩查的囊胚和極體、早期發育胚胎、腫瘤細胞、刑偵現場痕量物證和部分微生物。
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