近期，北京大学在单细胞技术领域取得显著成就的两位杰出研究人员，接连在《自然》杂志的子刊上发表了他们最新的研究进展，以下是对这些成果的简要介绍：
7月2日，北京大学的研究团队，由谢晓亮领衔，联合其他研究者，在遗传学领域的权威期刊《Nature Genetics》上公布了他们的最新发现。这项研究揭示了单细胞Micro-C技术能够以极高的分辨率解析三维基因组结构，并且对多个增强子枢纽区域进行了详细描述。这项研究成功研发了一种新型技术，即基于微球菌核酸酶的单细胞三维（3D）基因组图谱技术——单细胞Micro-C（scMicro-C）。该技术显著提高了空间分辨率，达到了5千碱基对的水平。此外，它还识别出了一种独特的3D增强子结构，并将其命名为“启动子-增强子条纹（promoter–enhancer stripes, PES）”。此结构是通过将基因的启动子与若干个增强子相连接而构成的。PES是通过黏连蛋白所介导的环状挤压机制产生的，此过程可能促使多个增强子被吸引到启动子周围。进一步的研究揭示，在单细胞的三维基因组结构中，带有PES的基因普遍在多增强子枢纽区域存在，也就是说，多个增强子与基因启动子在空间上呈现出簇状聚集的状态。凭借其增强的分辨能力，scMicro-C技术成功揭示了增强子如何通过空间上的协同作用来调节基因表达的过程。
北京大学是本文的首要完成单位，文章作者共有四位，其中谢晓亮担任通讯作者。我们之前已经对谢晓亮进行了详细介绍，他的个人经历堪称辉煌。谢晓亮本科就读于北京大学，博士学业则在美国加州大学圣地亚哥分校完成。此后，他成为了改革开放后哈佛大学首位来自中国大陆的终身教授，并且还担任了冠名讲席教授。2018年，谢晓亮毅然决然地回到了祖国，全身心地投入到了母校北京大学，担任李兆基讲席教授这一职位，并且一直坚守至今。与此同时，他目前还担任着昌平实验室的负责人一职。谢晓亮现为中美四院院士，并于2023年恢复了中国国籍。他不仅荣获了美国医学领域的顶级奖项阿尔伯尼奖（成为首位获此殊荣的华人），还收获了众多大奖。值得一提的是，去年，他与薛其坤院士携手，共同赢得了2024年的腾冲科学大奖（详情请见：作为四院院士的他今再获千万大奖，从哈佛全职归国6年来他带来了什么）。
7月4日，北京大学汤富酬研究团队在《Nature Structural & Molecular Biology》这一Nature子刊上发布了他们的最新研究进展。这项研究详细介绍了单细胞长读长Hi-C技术（简称scNanoHi-C2）在解析胚胎期生殖细胞三维基因组重编程特性方面的应用。该研究成功研发了一种新型技术，该技术能够对单个细胞进行输入，并实现长读长的Hi-C分析。借助这一技术，研究人员对EGC染色质结构的动态变化进行了深入解析。研究结果表明，尽管常染色体的变化趋势与精子发生过程较为接近，但雌性EGC的X染色体B区域在间特异性相互作用方面表现出了显著增强的特点。通过建立三维基因组模型，研究人员观察到在减数分裂过程中，染色体的位置发生了动态变化，并发现EGC非同源染色体之间的邻近性呈现随机性。此外，转座子区域发生了显著的染色质重组，而且在减数分裂拓扑关联结构域的边界附近，Alu/B2元件呈现出不对称的分布状态。
研究发现，在细胞有丝分裂阶段，EGC的高阶相互作用主要集中分布在B区室；然而，随着细胞从有丝分裂过渡到减数分裂，这些高阶相互作用便转移到了更加精细化的A区室。这一现象或许有助于在基因组全局压缩的过程中，推动减数分裂特有的转录程序得以启动。研究进一步表明，雄性有丝分裂停滞期EGC的染色质结构，与之前对G0期状态的推测有着明显的不同，这种特殊的结构或许为精子的形成提供了基因组的基石。总体而言，本研究凸显了scNanoHi-C2技术的应用前景，同时阐明了EGC染色质结构重编程过程中的关键性质。
本篇论文的首要完成机构是北京大学，该文共有三位作者参与，其中负责联系沟通的唯一作者为汤富酬。汤富酬，我们之前已经介绍过他，他的学士、硕士和博士学位均是在北京大学获得的。博士学业完成后，他前往英国剑桥大学的Gurdon研究所从事博士后研究。在博士后期间，他取得了对整个领域产生深远影响的成就。他以第一作者的身份，在《Nature Methods》杂志上发表了全球首篇关于单细胞mRNA测序的论文。这篇论文标志着单细胞转录组学的诞生，被誉为从零到一的突破，并为该领域开启了一个崭新的时代。2010年以来，汤富酬重返北京大学，现担任该校教授及生物医学前沿创新中心研究员等职务；同时，他也是国家“杰出青年”科学探索奖以及新基石研究员项目的获奖者。今年3月28日，汤富酬及其团队在顶级学术期刊《Science》上发表了研究成果，该研究通过他们自主研发的单细胞NanoATAC-seq2技术，成功揭示了小鼠早期胚胎的染色质可及性图谱。
谢晓亮院士与汤富酬教授均堪称技术领域的佼佼者，二人在本领域均取得了举足轻重的成就。本次取得成果的主要单位均为北大生物医学前沿创新中心（BIOPIC）；令人感兴趣的是，他们之前也有过多次的合作经历；2014年，谢晓亮、汤富酬与当时担任北京大学第三医院生殖医学中心主任的乔杰等人携手，运用谢晓亮院士研发的MALBAC基因组扩增高通量测序技术对单基因遗传病进行了筛查；正是这次合作，孕育出了全球首个MALBAC-baby（如今健康成长，已满十周岁）。这一成就使得该技术在基础研究及临床应用的首度结合便告捷，同时也使我国在单基因遗传病检测技术领域处于全球领先地位，成为辅助生殖领域的一个重要历史性时刻。
