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10x Genomics單細(xì)胞3'轉(zhuǎn)錄組測序
背景介紹
單細(xì)胞測序是近年來生物學(xué)領(lǐng)域最火的技術(shù)之一，憑借其極高的分辨率能夠精準(zhǔn)的剖析樣本細(xì)胞組成信息，進(jìn)而揭示單個(gè)細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，并反映細(xì)胞間的異質(zhì)性。另外，現(xiàn)有單細(xì)胞平臺可以一次性分離幾千個(gè)單細(xì)胞，有助于發(fā)現(xiàn)新的細(xì)胞類型。隨著單細(xì)胞測序技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，其在解析細(xì)胞異質(zhì)性，揭示微環(huán)境中細(xì)胞群體間的關(guān)系，追蹤疾病發(fā)生發(fā)展等研究中將發(fā)揮越來越重要的作用，后續(xù)可為個(gè)性化預(yù)防、治療提供技術(shù)支持。
單細(xì)胞測序和傳統(tǒng)測序的區(qū)別
技術(shù)原理
10x Genomics平臺基于微流控技術(shù)分選單個(gè)細(xì)胞，將帶有barcode標(biāo)簽的凝膠珠與細(xì)胞或細(xì)胞核、酶以及分液油混合，產(chǎn)生成千上萬個(gè)單細(xì)胞乳液微滴，每個(gè)微滴都作為單獨(dú)的反應(yīng)體系，凝膠珠在其中溶解，捕獲每個(gè)細(xì)胞的目標(biāo)分子，添加barcode并擴(kuò)增。這樣來自同一細(xì)胞或細(xì)胞核的所有片段都共享一種10x barcode。將成千上萬個(gè)細(xì)胞的帶有barcode的產(chǎn)物混合，進(jìn)行下游反應(yīng)，從而產(chǎn)生與短讀長測序儀兼容的文庫。在測序后，生物信息分析工具將利用可識別的barcode序列將測序片段定位到原本的單細(xì)胞或細(xì)胞核。
基于Next GEM技術(shù)的10x Genomics單細(xì)胞技術(shù)原理及工作流程
微滴結(jié)構(gòu)
注：微滴（GEM） 包裹了10x Genomics系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)微反應(yīng)，其中單細(xì)胞、試劑以及帶有barcode的凝膠珠都包裹在單個(gè)微滴內(nèi)。
10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序
10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，可以高通量的檢測單個(gè)細(xì)胞中3’mRNA表達(dá)信息。該技術(shù)將帶有barcode和引物的凝膠珠以及單個(gè)細(xì)胞包裹在油滴中，逆轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)生帶barcode的cDNA，進(jìn)行建庫測序后，即可一次性獲得大量單細(xì)胞的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞亞群分類與細(xì)胞群體間標(biāo)記物篩選，廣泛用于細(xì)胞群體檢測、細(xì)胞異質(zhì)性以及細(xì)胞發(fā)育分化等研究。
單細(xì)胞3’轉(zhuǎn)錄組測序產(chǎn)品凝膠珠構(gòu)成
結(jié)果展示
細(xì)胞聚類分析
細(xì)胞分群圖（左1）； 亞群Marker基因注釋（左2）； 細(xì)胞亞群特征基因聚類熱圖（右1）； 小提琴圖（右2）
功能富集分析
GO 富集分析（左1）； KEGG富集分析（左2）； GSEA富集分析（右1）； 蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析（右2）
細(xì)胞軌跡分析
基因表達(dá)擬時(shí)間分析（左）； RNA Velocity 分析（右）
細(xì)胞互作分析
細(xì)胞互作圖（左1）； 基因表達(dá)相關(guān)性關(guān)聯(lián)圖（左2）； Cluster 間的互作關(guān)系網(wǎng)（右1）； 配體受體互作分析（右2）
產(chǎn)品優(yōu)勢
超高通量
標(biāo)準(zhǔn)模式下，每個(gè)樣本可檢測500-10,000個(gè)細(xì)胞，高通量模式下，每個(gè)樣本可檢測1,000-20,000個(gè)細(xì)胞；
高捕獲率
每個(gè)樣本捕獲效率高達(dá)65%，高效捕獲每個(gè)細(xì)胞中的基因表達(dá)信息；
高性價(jià)比
與低通量或傳統(tǒng)人工操作等方法相比，成本降低數(shù)十倍；
廣泛應(yīng)用
對細(xì)胞類型無限制，已廣泛應(yīng)用于識別細(xì)胞周期、腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性、鑒定罕見細(xì)胞類型、免疫細(xì)胞分析、疾病分型等領(lǐng)域；
經(jīng)驗(yàn)豐富
百奧醫(yī)藥技術(shù)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已累積100余種不同組織類型、數(shù)千余個(gè)樣品的10x Genomics單細(xì)胞測序經(jīng)驗(yàn)。
送樣要求
應(yīng)用方向
應(yīng)用案例
利用多內(nèi)胚層器官圖譜和類器官模型繪制人類發(fā)育圖譜
Charting human development using a multi-endodermal organ atlas and organoid models
發(fā)表雜志：Cell （IF: 41.582）； 發(fā)表時(shí)間： 2021年 5月； 應(yīng)用技術(shù)： 10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序
為了構(gòu)建較為全面的人體內(nèi)胚層器官轉(zhuǎn)錄組圖譜，本研究收集了7至21周流產(chǎn)胎兒的食道、肺部、胃部、小腸、結(jié)腸等5個(gè)不同器官共11個(gè)不同部位的組織，使用10x Genomics進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序。通過聚類分析，該數(shù)據(jù)集可劃分為上皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、紅細(xì)胞、肝細(xì)胞等七個(gè)大類及下屬27個(gè)小類。通過比較，發(fā)現(xiàn)上皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞的器官特異性較大，而內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞的較小。本研究闡明了細(xì)胞狀態(tài)、轉(zhuǎn)錄因子、器官特異性上皮干細(xì)胞和間充質(zhì)相互作用跨譜系。研究發(fā)現(xiàn)間充質(zhì)來源的生態(tài)位信號NRG1在體外促進(jìn)腸干細(xì)胞的成熟，并且同源轉(zhuǎn)錄因子CDX2是人類腸上皮和間充質(zhì)區(qū)域化所必需的。本研究結(jié)合了細(xì)胞圖譜和類器官技術(shù)來理解人類器官發(fā)育是如何協(xié)調(diào)的。
研究流程圖（左）； 細(xì)胞分群圖（右）
