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單細胞技術發展簡介

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單細胞技術發展簡介

發布日期:2021-05-27 作者: 點擊:

單細胞技術發展簡介



   單細胞技術的概念提出比較早,但受限于各種限制,一直沒有得到大規模的應用,直到高通量單細胞測序技術出現。

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發展歷程

  我們很早就明白:取樣越來越精準,檢測到的數據也越可信,如此才有顯微切割取樣技術;但即便如此,取樣水平仍是細胞集合體的組織。而我們取樣的終極取樣目標就是單細胞水平。

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我們首先看看單細胞測序技術的流程,方便后面理解單細胞技術發展中遇到的難題。 

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單細胞測序流程

從流程看,單細胞技術有兩大難點:單細胞分離RNA(蛋白)檢測。隨著一些消化酶手段應用,前一個難題逐步得到解決,而RNA檢測則一直是一座難以翻越的大山,因為單細胞中RNA(或蛋白)都是痕量,一般手段根本檢測不到或者檢測不準確,直到高通量測序技術的誕生。


2009年北京大學湯富酬教授首次發表了單細胞痕量mRNA測序方案。至此,期待多年的單細胞技術曙光終于在生物界上空初現,大量研究者繼續在各方向探索和推進,這期間不斷催生各種新技術,如Smart-seq和CEL-Seq等。


但這些方案都有個局限:受細胞通量的限制,只能進行少量細胞的單細胞RNA檢測,直到2015年,這個問題才得到解決。2015年cell發表的Steven A. McCarroll的Drop-seq方案,它秘笈是微滴包裹單細胞和捕獲磁珠技術。同年還有Stepphen P.A Fodor的Cyto-seq方案發表在Science上,其核心秘笈是微孔板分散和分隔單細胞及捕獲磁珠技術。這兩種方案商業化后成就市場上研究單細胞技術的兩大領導品牌:10X genomics和BD Rhapsody。


 后面還有一些技術衍生,如空間轉錄組,單細胞多組學,這里不詳細展開介紹,我們繼續回到單細胞技術話題上,除了上述實驗操作上的技術局限外,數據分析也是一個難題。常規RNA測序,是細胞群體均一化的結果;而單細胞測序,則是群體中每個細胞獨立測序的結果。所以一個樣品的單細胞測序結果,就是幾千至幾十萬個細胞測序結果,要分析處理的數據量也比常規測序大萬倍以上。

單細胞測序的數據分析與常規的轉錄組分析看似差不多,卻有著獨到的分析結果。如我們通過數據分析,能得到細胞圖譜,這個圖譜,能反應細胞類型的構成;細胞類型間的轉化關系;如果結合組織解剖圖,我們能判定組織空間結構上細胞間的轉化關系(圖可見上一篇推文)


這篇文章主要介紹了單細胞研究的發展歷史,下一篇文章將介紹單細胞技術領導品牌10X Genomics的操作原理,及與BD的比較。


tips:

單細胞技術發展分水嶺是Drop-seq和Cyto-seq,他們解決細胞通量的秘訣是捕獲磁珠技術,而這項技術的核心是條形碼標簽。下面我們看看它長什么樣:

磁珠.png

每個磁珠上都帶有條形碼,它是一段人為設計的特異DNA序列,包括R1、10X Barcode、UMI、Poly(dT)等結構,這個唯一的barcode序列可以給每個細胞打上不同的標簽。通過對每條RNA序列的細胞來源進行鎖定,才能正確地進行高通量單細胞的測序分析。


這篇文章主要介紹了單細胞研究的發展歷史,下一篇文章將介紹單細胞技術領導品牌10X Genomics的技術原理,及它與BD的比較,感興趣的朋友請關注!




本文網址:http://www.oyuncash.com/news/589.html

關鍵詞:單細胞技術,10Xgenomics

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