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10X Genomics的技術原理

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10X Genomics的技術原理

發布日期:2021-06-01 作者:小愛 點擊:

上篇文章我們聊了一下單細胞技術的發展,提到了Z后的集大成者:10X genomics和BD Rhapsody。目前已發表的文章中,近90%都采用了10X genomics平臺,無不凸顯出它牢固的盟主地位。

從名不見經傳到獨步武林,它僅用了6年,如今它的兩大神功——GEMs10X條形碼,在單細胞江湖中已經無人不知了。

為方便理解,首先看看單細胞的實驗流程。

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所有的秘密都藏在單細胞捕獲這一步,彼時微流控技術已經遍地開花,產生一個單細胞的液滴技術也已成熟,如MARS-seq和SCRB-seq,并且相比微孔板技術,優勢也并不明顯。10Xgenomics做了一個小創新——再加一個通道(beads),使得每個單細胞液滴外有一層油相包裹,形成油包水的微滴結構——“GEM”(Gel Bead-in-emulsion)。這個改進使細胞通量難題得到初步解決,在已捕獲磁珠技術加持后,10X genomics技術很快就聞名天下。

image.png

微滴.png

通過控制三通道流速,可獲得成千上萬個“GEMs”的乳液微滴,每個GEM都含有:beads+單細胞+油相。單細胞高通量技術的另一個秘密武器就藏在這個beads中。image.png

beads上的寡核苷酸條形碼標簽序列,由10X Barcode序列和UMI等序列構成,也正是因為這個標簽序列的多變設計,使10X genomics打破很多技術壁壘,在多方面都有應用,如scATAC-seq,單細胞免疫分析及單細胞多組學。再加上自動化設備,使得實驗操作難度大大下降,實驗效率也提升不少。

image.png


對比另一個武林世家——BD Rhapsody,它采用的是微孔板+beads技術,這也是神一樣的單細胞技術,或許是神功太多而不屑在單細胞江湖爭奪排名,或許是實驗操作難度,它發文占比雖不到10%,但提起單細胞技術,誰也無法忽視它 。

image.png

QQ圖片2.png

微孔板有20萬個微孔,每個微孔小到只能容納一個beads(beads上的條形碼標簽序列與10X的標簽相似);細胞沉降到微孔后,再加beads及反應試劑,然后進行裂解和cDNA反應。

整體流程與10X genomics相近,主要區別是單細胞捕獲技術。

下面做一個對比,或許能明白BD的武功完全不輸10X genomics:

平臺

10X genomics

BD Rhapsody

細胞活性要求

≥80%

≥60%

細胞通量

10,000

20,000

細胞濃度

700-1200個/ul

100-300個/ul

細胞捕獲效率

60%

50%

多細胞捕獲率

7.6%

2.4


那么武功并不占優的10X genomics,它聞名于江湖還依靠了哪些技能呢?——軟硬一體化。它實驗一結束,我們立即能獲得這樣一張表:

image.png

如此簡單的一張表,使得我們的在數據分析處理前,就能對實驗做一個判斷,同時質檢難度大大下降。再結合其他軟件進行分析計算,單細胞所有結果很快就能得到呈現。

另外,在10X Genomics官網上,能查到相當多的信息,如各類型組織樣品的Z小細胞量,基因檢測數量等等,對于初入門的研究者,都是寶貴信息。

image.png

這篇文章主要介紹了10X Genomics的技術原理及它與BD的比較,下一篇文章結合文獻聊聊單細胞數據分析,感興趣的朋友請關注!


本文網址:http://www.oyuncash.com/news/591.html

關鍵詞:單細胞技術

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