2020年必備神器，你知道嗎？

單細胞測序( Single-Cell Sequencing) 無疑是2019生物領域最火的熱點之一，應用這一技術發表的文章越來越多，截止目前，國內科學家已經發表了107篇高分文章，涉及到的物種有人類，小鼠，果蠅，斑馬魚，鹿，扇貝，擬南芥，擬蘭，棉花，罌粟等等；關于單細胞研究的組織類型有胚胎，腦，視網膜，心臟，胰腺，前列腺，胃，脂肪，骨髓等等......在這百余篇高分文章中，有90篇是在2019年發表的，期待2020年的單細胞文章大爆發！

今天我們就詳細的講解一下單細胞測序神器。

研究背景

隨著生物學的不斷發展，細胞群體的研究已不再能滿足科研需求；單細胞測序解決了用組織樣本測序或樣本少時無法解決的異質性難題，為科學家解析單個細胞的行為、機制、與機體的關系提供了新方向，單細胞測序已逐漸成為科研熱點。

單細胞測序即從單個細胞水平上對基因組或轉錄組進行高通量測序分析的一項新技術。與傳統高通量測序相比，單細胞測序不僅能夠分析相同表型細胞的異質性，還能獲取難以培養微生物的遺傳信息以及珍貴的臨床樣本的信息，具有廣闊的應用前景。

把基因測序應用到單個細胞層面，對于識別細胞的類型、功能，特定細胞健康或狀態的變化、變異至關重要，已廣泛應用于神經生物學，種系傳播，器官生長，癌癥生物學等多個領域。 

10x Chromium Controller

單細胞水平的高通量基因表達譜分析，對復雜細胞群體深入分析，表征單個細胞的表達譜?？赏瑫r檢測CRISPR干擾、細胞表面蛋白，避免單個細胞的異質性生物學信息被大量細胞的均質化掩蓋。

10x Genomics 3'單細胞表達譜分析，通過微流體芯片將單個細胞分配到單個油包水液滴中，進行反應。同時可以獲得 100-10000個細胞的表達信息，從而實現對細胞群體的劃分與細胞群體間基因表達差異的檢測，是腫瘤細胞異質性、免疫細胞群體檢測以及胚胎發育研究的黃金方法。

基于Feature Barcoding技術，可檢測細胞表面蛋白，能同時評估mRNA和蛋白表達譜的差異，獲得更詳細的細胞表型特征。

技術原理

10x Genomics儀器小巧，但功能強大，具有通量高、靈活性強、流程簡單、技術性能高、單個細胞制備成本低等優勢，其技術核心是油滴包裹的凝膠珠（GEM），該系統有數百萬種barcoded bead。

技術優勢

通量高，一次可以同時測8個樣本；

每個樣本可測10000個細胞；周期短，

18分鐘內完成上萬個細胞封裝；

一天之內完成細胞懸液制備、單細胞捕獲、cDNA擴增以及建庫；

捕獲效率高，單細胞捕獲效率高達65%；

應用范圍廣，動物細胞、植物細胞均可以進行單細胞測序。

技術流程    

GEM形成后，細胞裂解，凝膠珠自動溶解釋放大量barcode序列，隨后mRN逆轉錄產生帶有Barcode和UMI標記的cDNA。 

油滴破碎，cDNA為模板進行PCR擴增，然后進行酶切、末端修復、加測序接頭P5及測序引物R2等傳統二代測序的建庫過程。 

測序后，得到每個細胞的轉錄組表達譜。

數據分析

10x提供免費的專業的數據分析軟件：    

Cell Ranger分析流程，是10x Genomics針對單細胞轉錄組測序開發的完整分析流程，結合轉錄比對數據和標示細胞的barcode信息，該流程能進行細胞聚類、差異基因篩選、差異基因功能分析。

Loupe Cell Browser 可視化分析

樣本準備 

細胞類型：生殖細胞、胚胎細胞、神經細胞、免疫細胞、腫瘤細胞、干細胞、其他原代細胞等動物細胞；植物細胞（提取原生質體)。 

細胞狀態：細胞直徑<40μm（≥40μm時，需抽取細胞核）；細胞活性>90%；細胞濃度5×10⁵~1.2×10⁶/ml；雙細胞率低于5%；在制備細胞懸液時，緩沖液不含Ca²⁺和Mg²⁺。 

應用領域

腫瘤（微環境、耐藥、免疫等）；細胞異質性研究；新型細胞發現；發育及分化；免疫反應；構建細胞圖譜；定點編輯基因的細胞水平研究……

應用方向

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濟南東岱科學器材有限公司（10x Genomics  山東省總代理）

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