单细胞转录组测序
单细胞转录组测序(single cell RNA sequencing,scRNA-seq)是在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序的一项新技术,原理是将分离的单个细胞中微量的mRNA通过高效扩增后再进行高通量测序。单细胞测序应用领域包括发育生物学、肿瘤学、神经科学、免疫学、疾病机理研究、细胞图谱构建等。
为什么要检测单细胞转录组?
细胞不是独立存在的,而是相互配合完成工作的。但“世界上没有两片完全相同的树叶”,每个细胞也是独特的,在各自工作岗位发挥不同的功能。
利用传统转录组测序(Bulk RNA-seq)通常需要研磨和提取生物体、组织或细胞群体中的混合总RNA进行测序,最终得到的是一群不同的细胞的平均转录组数据。因此传统的Bulk RNA-seq忽略了细胞之间的差异,完全掩盖了细胞的异质性。事实上,Bulk RNA-seq通常描述一种推断状态,而可能没有(或很少)细胞真正处于这种状态。
单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术能揭示单个细胞内RNA转录物的异质性和复杂性,以及揭示高度组织化组织、器官、生物体中不同细胞类型和功能的组成,该技术极大地革新了转录组学的研究。
图1 scRNA-seq与Bulk RNA-seq对比[1]
单细胞转录组测序技术优势
① 揭示细胞异质性,高分辨率分析:有利于发现细胞亚群和罕见细胞类型,提供细胞功能和状态的详细信息;② 动态过程研究:适用于研究细胞分化、增殖和肿瘤发生等动态过程中的基因表达变化;③ 无偏倚的细胞分群:能够更精准地对细胞进行分群,尤其是在免疫学、肿瘤学和遗传学研究中。
怎么实现单细胞转录组测序?
与传统Bulk RNA-seq相比,scRNA-seq操作流程最大的区别在于需要分离单个细胞。典型的scRNA-seq流程包括几个步骤:样品采集、单细胞分离、裂解、逆转录、cDNA扩增、文库构建、测序和数据分析。目前主流的scRNA-seq技术平台如下:① 利用微流控芯片和油水不相容原理分离单细胞的微流控法平台,如10x Genomics、MobiNova(墨卓)、DNBelab C4(华大)等。② 利用重力使细胞落入微孔中分离单细胞的微孔板法平台,如BD Rhapsody等。
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