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單細胞測序技術的應用

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單細胞測序技術的應用

發布日期:2021-06-04 作者: 點擊:

我們以前提到單細胞技術的發展歷程,知道許多研究者為此付出了巨大的努力,那他們為什么如此執著單細胞技術呢?單細胞技術又有哪些方面的應用呢?本文將一一為你解答。


我們生物學許多研究都從RNA開始,因為RNA表達是細胞表型和功能的關鍵因素,它可以調節細胞的身份和命運。我們常規的RNA測序,就是Bulk 測序,得到結果是樣品中所有細胞的平均RNA水平,掩蓋了了細胞的異質性。

但細胞異質性正是我們理解生物體復雜性的基礎,在任何組織或細胞培養物中,細胞與細胞的差異,都是其生物狀態和功能的基本特征,單細胞研究可以使這種深入了解成為可能。


用專業術語說,就是Bulk測序分辨率不夠,不能從分子水平上確定細胞的異質性,只有單細胞測序才可以。如下圖,顯示的是t-SNE的二維視圖,其中每一個點都是基于多維信息聚類的單個細胞,不同顏色是為不同類型的細胞,這些類型是通過細胞標志物來進行區分的。所以我們說對異質性生物樣本的準確表征,只能通過單細胞研究來實現。

QQ圖片20210604150008.png


研究單細胞異質性,有什么用呢?

首先在基礎研究上,通過識別組織的細胞群異質性,能夠表征復雜的組織類型;

其次在臨床研究上,可以通過表征和識別細胞(群)的異質性,揭示健康和患病的組織;

再次在發育研究上,可以發現新的細胞類型、細胞狀態、以及稀有細胞類型,對發育過程有更準確的了解。


下面我們通過幾篇文章,舉例談談單細胞測序能干啥?研究思路又是怎樣的?

記得上次談過一篇文章,是今年4月中科院植物生理生態學研究所王佳偉團隊剛發表在《Nature Communications》上的文章,它是究水稻水稻胚根發育的分子機制。

他們就是利用單細胞技術就是研究水稻胚根發育的,通過對水稻胚根進行單細胞解離和單細胞轉錄組測序,經過生信分析得到胚根的單細胞圖譜,再對某一類細胞進行進一步分析,通過擬時間分析,發現了組織分化的軌跡,Z后揭示了水稻胚根發育分子機制。流程如下:

QQ圖片20210604162205.png



再談一篇文章,聊聊識別異質性細胞群在臨床疾病上的貢獻。

今年5月5日,上海肺科醫院周彩存團隊在Nature Communications雜志在線發表了一篇研究肺癌的文章,“Single-Cell Profiling of Tumor Heterogeneity and Its Microenvironment in Advanced Non-small Cell Lung Cancer”。該研究用單細胞測序技術全面解析了42例晚期NSCLC病人的穿刺樣本,分別從腫瘤細胞異質性、基質和免疫細胞表型、浸潤以及相互作用微環境等多個方面全面表征了晚期NSCLC患者的疾病特征。

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這篇文章的思路非常簡單,通過對肺癌樣品的單細胞分析,把肺癌組織中的所有細胞進行聚類分析,從而找到腫瘤細胞及與腫瘤細胞密切相關的細胞,通過進一步分析,還能找出肺癌發生的細胞轉化順序和分子機制。


Z后這里做一個單細胞測序結果分析總結吧,

QQ圖片20210604164628.png

通過細胞聚類分析,可以分析樣品中的細胞類別情況,及可視化細胞聚類圖。然后通過差異基因分析,可篩選出目標研究對象——某類型細胞,然后對該類細胞進行進一步富集分析,研究該細胞的基因表達調控、功能分化方向,甚至細胞間相互作用,從而在單細胞層面上挖掘出精準而深層次的內在關系。


2018年單細胞技術被science雜志評為年度技術,指的并不是就僅僅單細胞測序,而是單細胞多組學技術的組合,他能從多角度深層次的研究生物的機理,下一篇推文將介紹單細胞技術的其他應用。


本文網址:http://www.oyuncash.com/news/592.html

關鍵詞:單細胞測序技術,10Xgenomics

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