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最近几年,随着高通量测序、质谱等一系列高通量技术的发展,各种组学研究方法层出不穷。尤其是高灵敏度微量核酸扩增技术的发展,使得基因功能研究在单细胞水平上得到了一系列突破,为细胞异质性的研究提供了可能。许多重要的临床诊断上所能依赖的样品是极少量细胞、DNA或者RNA分子,所以,高灵敏度和特异性的全基因组扩增技术(WGA)的研究除了可以开拓科学研究领域并促进其发展,在临床诊断上也具有广泛的应用前景。在本研究中,我们建立并优化了三种目前比较常用的微量DNA扩增技术如多重链替换扩增、多次退火环状循环扩增,以及基于MMLV的逆转录扩增技术,并对微量细胞ATAC-seq的方法进行了探索。首先,我们对这些扩增技术的关键酶进行了克隆,并使用高度特异性的E.coli表达系统对这些重组蛋白进行了纯化。然后,我们使用这些关键酶构建了高度灵敏的全基因组扩增方法,并系统性地比较和优化了这些扩增方法。本研究得到如下结论:(1)这三种全基因组扩增方法会对系统中细菌基因组片段产生非特异性扩增,这些污染的细菌基因组片段来源于纯化的酶。这些体系中残留的少量大肠杆菌基因组片段会在目的基因组拷贝数少的情况下产生干扰。(2)三种基因组扩增方法对低浓度模板扩增时,均匀性都存在不同程度的偏差,尤其是在指数扩增之后。相比较而言Phi129-MDA的均匀性在三者中较好,灵敏度也较高,但其扩增效率没有其他两者高。(3)在败血症的扩增检测中,我们使用了BstL-MDA的方法,该方法在该项目的检测中突显了一系列的优势:操作简单、扩增效率较高、扩增时间相对较短,因为时间在细菌感染的败血症的临床诊断上至关重要。除此之外,我们对高灵敏度的RNA扩增方法进行了初步的探索,并构建了高效逆转录体系,该逆转录酶的温度耐受性较好。总的来说,我们构建了三种高效的WGA方法,并系统地比较了它们在研究和分子诊断上的潜力。后续也将不断优化这些方法,并将逆转录、基因组扩增技术以及微量细胞ATAC相结合,希望将这些方法用于单细胞相关的DNA和RNA分析上,为基础科学研究和临床应用提供有效的研究工具。