2018年11月30日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）、北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）汤富酬研究组与北医三院付卫研究组、乔杰研究组在Science杂志上发表了题为Single-cell Multi-omics Sequencing and Analyses of Human Colorectal Cancer 的研究论文。该研究在国际上首次从单细胞分辨率、多组学水平深入解析了人类结直肠癌在发生和转移过程中，基因组拷贝数变异、DNA甲基化异常及基因表达改变的特点及相互关系。

        在该项研究中，研究人员对患有结直肠癌并伴随转移的12例患者的原发位、淋巴结转移位、肝转移位等样品进行了多点取样，对1,800多个细胞进行了高精度的单细胞多组学测序（scTrio-seq2，scTrio-seq的升级版），共产生了7.6 Tb高质量的测序数据。scTrio-seq2的DNA甲基化组部分，平均每个细胞的测序量为4.1 Gb，平均覆盖到全基因组范围的870多万个CpG位点；scTrio-seq2的转录组部分，平均每个细胞测序量为0.9 Gb，平均可覆盖到3700多个基因。

        该研究通过对10例结直肠癌患者的高精度单细胞多组学测序分析和深度数据挖掘，研究揭示了结直肠癌肿瘤发生和转移过程中基因组DNA甲基化变化的关键特征，提示在肿瘤发生过程中大规模的DNA去甲基化很可能是早期事件，并在后续肿瘤转移过程中保持相对不变，说明相对稳定的全基因组DNA低甲基化是结直肠癌每个肿瘤细胞的基本特征。而同一个患者的同一个亚克隆的肿瘤细胞其转录组可以仍然有强烈的异质性，并且同一个患者的不同亚克隆的肿瘤细胞可以有相同的转录组亚群，说明肿瘤细胞的转录组特征中很大一部分是对肿瘤微环境的动态响应而不完全是由其遗传谱系决定的。

       该研究既发现了结直肠癌细胞基因组DNA甲基化层面强烈的患者个体间差异以及个体内的肿瘤细胞异质性等个性特征，同时也发现了不同患者个体之间、不同肿瘤部位之间肿瘤细胞DNA甲基化改变的共性规律，对于基于干预DNA甲基化的肿瘤治疗方案给出了新的启示。