8.1 基因组学
DNA 测序技术
| 代际 | 技术 | 特点 |
|---|---|---|
| 第一代 | Sanger 测序 | 读长 500-1000 bp，准确率高 |
| 第二代 | Illumina | 高通量，短读长（150-300 bp） |
| 第三代 | PacBio/Nanopore | 长读长（10-20 kb），实时测序 |
全基因组分析
- WGS（全基因组测序）：检测 SNV、Indel、SV、CNV
- WES（全外显子测序）：只测外显子区域，成本较低
8.2 转录组学
RNA-seq 技术
应用：
- 基因表达定量
- 可变剪接分析
- 新转录本发现
- 融合基因检测
单细胞转录组
scRNA-seq 技术：
- 10x Genomics：高通量，3'端捕获
- Smart-seq2：全长覆盖
- Drop-seq：低成本
空间转录组
保留组织空间信息，结合组织学和转录组学
8.3 蛋白质组学
质谱技术
LC-MS/MS：液相色谱分离 + 质谱检测
定量方法
| 方法 | 原理 |
|---|---|
| SILAC | 稳定同位素标记 |
| iTRAQ/TMT | 同位素标记 |
| Label-free | 无标记，基于肽段强度 |
8.4 表观基因组学
ChIP-seq
染色质免疫沉淀 + 测序，鉴定蛋白质结合位点
DNA 甲基化测序
- WGBS：全基因组亚硫酸氢盐测序，金标准
- RRBS：简化代表性亚硫酸氢盐测序，成本较低
染色质构象
- Hi-C：检测染色质三维结构
- Capture-C：高分辨率检测特定区域互作
8.5 前沿技术
基因治疗
| 递送系统 | 类型 |
|---|---|
| 病毒载体 | AAV、慢病毒、腺病毒 |
| 非病毒载体 | 脂质纳米颗粒（LNP） |
| 基因编辑 | CRISPR 体内递送 |
合成生物学
- 基因线路：逻辑门、振荡器、开关
- 细胞工厂：微生物合成药物、生物燃料
人工智能与生物学
- AlphaFold：蛋白质结构预测
- 深度学习：基因表达预测、药物发现
本章小结
- 组学技术从基因组、转录组、蛋白质组、代谢组多层次研究生物系统
- 单细胞和空间技术揭示细胞异质性和组织微环境
- 表观基因组学研究基因调控的表观遗传机制
- 前沿技术（基因治疗、合成生物学、AI）正在改变生物医学研究
思考题
- 单细胞 RNA-seq 相比 bulk RNA-seq 有什么优势和局限？
- 空间转录组技术如何改变我们对组织生物学的理解？
- 人工智能在分子生物学研究中有哪些应用前景？