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10x Genomics單細(xi)胞3'轉錄組測(ce)序
背景介紹
單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)測(ce)序(xu)是近年來(lai)(lai)生(sheng)物(wu)學(xue)領域最火的技(ji)術(shu)(shu)之一，憑借其極高的分辨率(lv)能夠精準的剖析樣本細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)組(zu)成信息(xi)，進而揭示(shi)單個(ge)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的基因(yin)結(jie)構和基因(yin)表達狀態，并(bing)反映(ying)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)間的異質性(xing)(xing)(xing)。另外，現有單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)平臺可(ke)以(yi)一次(ci)性(xing)(xing)(xing)分離幾千個(ge)單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)，有助于發現新的細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)類(lei)型。隨著單細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)測(ce)序(xu)技(ji)術(shu)(shu)的不(bu)斷更新和發展，其在解(jie)析細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)異質性(xing)(xing)(xing)，揭示(shi)微環(huan)境中細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)群(qun)體間的關系，追(zhui)蹤疾病發生(sheng)發展等研究中將(jiang)發揮越來(lai)(lai)越重(zhong)要的作用，后(hou)續可(ke)為(wei)個(ge)性(xing)(xing)(xing)化預防、治療提(ti)供技(ji)術(shu)(shu)支(zhi)持。
單細胞(bao)測序和傳統測序的區別
技術原理
10x Genomics平臺基于微流控技術分(fen)選(xuan)單(dan)個(ge)(ge)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)，將(jiang)(jiang)帶有barcode標簽的(de)凝(ning)膠珠與(yu)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)或(huo)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)核(he)、酶(mei)以及分(fen)液(ye)(ye)油混(hun)合，產(chan)生(sheng)成(cheng)千(qian)上萬(wan)個(ge)(ge)單(dan)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)乳液(ye)(ye)微滴，每(mei)個(ge)(ge)微滴都(dou)作為單(dan)獨(du)的(de)反(fan)應(ying)體系，凝(ning)膠珠在(zai)(zai)其(qi)中(zhong)溶解，捕獲每(mei)個(ge)(ge)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)目(mu)標分(fen)子(zi)，添(tian)加barcode并擴增。這樣來自同一細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)或(huo)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)核(he)的(de)所有片段都(dou)共享(xiang)一種10x barcode。將(jiang)(jiang)成(cheng)千(qian)上萬(wan)個(ge)(ge)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)帶有barcode的(de)產(chan)物混(hun)合，進(jin)行下游(you)反(fan)應(ying)，從(cong)而產(chan)生(sheng)與(yu)短讀長測(ce)序(xu)儀兼容的(de)文庫(ku)。在(zai)(zai)測(ce)序(xu)后，生(sheng)物信息分(fen)析工具將(jiang)(jiang)利用(yong)可識別的(de)barcode序(xu)列將(jiang)(jiang)測(ce)序(xu)片段定(ding)位到原本的(de)單(dan)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)或(huo)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)核(he)。
基于Next GEM技術(shu)的10x Genomics單細胞技術(shu)原理及工作流程(cheng)
微滴結(jie)構
注：微(wei)滴（GEM） 包裹了10x Genomics系(xi)統內的(de)每個(ge)微(wei)反應，其(qi)中(zhong)單細胞、試(shi)劑以及帶(dai)有(you)barcode的(de)凝膠珠都包裹在單個(ge)微(wei)滴內。
10x Genomics單細胞轉錄組測序
10x Genomics單細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)轉錄(lu)組測(ce)序，可以(yi)高通量的(de)檢測(ce)單個細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)中3’mRNA表達(da)信息。該技術將帶有barcode和引物(wu)的(de)凝膠珠以(yi)及(ji)單個細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)包裹在油滴(di)中，逆轉錄(lu)后(hou)產(chan)生帶barcode的(de)cDNA，進行建(jian)庫(ku)測(ce)序后(hou)，即可一次性獲得大量單細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)的(de)基因(yin)表達(da)數據(ju)，從而實現細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)亞群(qun)(qun)分類與細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)群(qun)(qun)體(ti)間標記物(wu)篩(shai)選(xuan)，廣泛用(yong)于細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)群(qun)(qun)體(ti)檢測(ce)、細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)異(yi)質性以(yi)及(ji)細(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)發育分化等研(yan)究。
單細胞(bao)3’轉(zhuan)錄組(zu)測序產品凝膠(jiao)珠(zhu)構成
結果展示
細胞聚類分(fen)析
細胞分群圖(tu)（左(zuo)1）； 亞群Marker基(ji)因注釋（左(zuo)2）； 細胞亞群特征基(ji)因聚類熱圖(tu)（右1）； 小提琴圖(tu)（右2）
功能富(fu)集分析
GO 富(fu)集分(fen)析（左1）； KEGG富(fu)集分(fen)析（左2）； GSEA富(fu)集分(fen)析（右(you)1）； 蛋白互(hu)作(zuo)網(wang)絡分(fen)析（右(you)2）
細胞軌跡分析
基因表達擬時(shi)間分析（左）； RNA Velocity 分析（右）
細胞互作分析
細胞互(hu)作(zuo)圖（左(zuo)1）； 基因表達相關(guan)性關(guan)聯圖（左(zuo)2）； Cluster 間的互(hu)作(zuo)關(guan)系(xi)網（右1）； 配(pei)體受體互(hu)作(zuo)分(fen)析（右2）
產品優勢
超高(gao)通量
標準模(mo)式下，每個(ge)樣本可檢(jian)測(ce)500-10,000個(ge)細(xi)胞(bao)，高(gao)通量模(mo)式下，每個(ge)樣本可檢(jian)測(ce)1,000-20,000個(ge)細(xi)胞(bao)；
高捕獲(huo)率
每個樣本(ben)捕(bu)獲效率高達65%，高效捕(bu)獲每個細胞中的基(ji)因(yin)表達信息；
高性(xing)價比
與低通量或傳統人工操作等方法相比，成本降(jiang)低數十(shi)倍(bei)；
廣泛應(ying)用
對(dui)細(xi)(xi)胞(bao)類(lei)型無限制，已廣泛應用于識別細(xi)(xi)胞(bao)周期、腫瘤細(xi)(xi)胞(bao)異質性、鑒定罕見細(xi)(xi)胞(bao)類(lei)型、免疫細(xi)(xi)胞(bao)分析(xi)、疾病分(fen)型等領域；
經驗豐富(fu)
百(bai)奧醫藥技術團隊現已(yi)累積100余(yu)種不同組織(zhi)類型、數千余(yu)個樣品的10x Genomics單細(xi)胞測序(xu)經驗。
送樣要求
應用方向
應用案例
利用(yong)多(duo)內胚(pei)層器官圖(tu)(tu)譜(pu)和(he)類器官模(mo)型繪制人類發育圖(tu)(tu)譜(pu)
Charting human development using a multi-endodermal organ atlas and organoid models
發(fa)表雜志：Cell （IF: 41.582）； 發表時間(jian)： 2021年 5月； 應用技術： 10x Genomics單細(xi)胞轉錄組測序
為(wei)了(le)構建較為(wei)全面的(de)(de)人體內(nei)胚(pei)層器(qi)(qi)(qi)官轉(zhuan)錄組圖譜(pu)，本研(yan)究收集了(le)7至(zhi)21周流產胎兒的(de)(de)食(shi)道、肺部(bu)(bu)、胃部(bu)(bu)、小(xiao)腸(chang)、結(jie)腸(chang)等(deng)5個(ge)(ge)不(bu)同(tong)器(qi)(qi)(qi)官共11個(ge)(ge)不(bu)同(tong)部(bu)(bu)位的(de)(de)組織，使用10x Genomics進(jin)行單細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)轉(zhuan)錄組測序。通過(guo)聚類(lei)分析，該數據(ju)集可(ke)劃(hua)分為(wei)上(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、間(jian)質細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、內(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、免疫(yi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、神經細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、紅(hong)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、肝細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)等(deng)七個(ge)(ge)大(da)(da)類(lei)及下屬27個(ge)(ge)小(xiao)類(lei)。通過(guo)比較，發現(xian)上(shang)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、間(jian)質細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)器(qi)(qi)(qi)官特異性較大(da)(da)，而(er)內(nei)皮(pi)(pi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、免疫(yi)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)、神經細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)較小(xiao)。本研(yan)究闡明了(le)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)狀態、轉(zhuan)錄因子(zi)、器(qi)(qi)(qi)官特異性上(shang)皮(pi)(pi)干細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)和(he)(he)間(jian)充質相(xiang)互作用跨譜(pu)系。研(yan)究發現(xian)間(jian)充質來源的(de)(de)生態位信號NRG1在體外促進(jin)腸(chang)干細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)成熟，并且同(tong)源轉(zhuan)錄因子(zi)CDX2是(shi)人類(lei)腸(chang)上(shang)皮(pi)(pi)和(he)(he)間(jian)充質區域化所必需的(de)(de)。本研(yan)究結(jie)合了(le)細(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)圖譜(pu)和(he)(he)類(lei)器(qi)(qi)(qi)官技術來理(li)解人類(lei)器(qi)(qi)(qi)官發育是(shi)如何協調的(de)(de)。
研究流程圖（左）； 細(xi)胞(bao)分群(qun)圖（右）
