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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)可為個性化預(yù)防、治療提供技術(shù)支持。

     

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    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)生成千上萬個單細(xì)胞乳液微滴,每個微滴都作為單獨的反應(yīng)體系,凝膠珠在其中溶解,捕獲每個細(xì)胞的目標(biāo)分子,添加barcode并擴增。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。

     

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    基于Next GEM技術(shù)的10x Genomics單細(xì)胞技術(shù)原理及工作流程

     

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    微滴結(jié)構(gòu)

    注:微滴(GEM) 包裹了10x Genomics系統(tǒng)內(nèi)的每個微反應(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。

     

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    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

     

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    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

     

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    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

     

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    基因表達(dá)擬時間分析(左); RNA Velocity 分析(右)

     

    細(xì)胞互作分析

     

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    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,每個樣本可檢測500-10,000個細(xì)胞,高通量模式下,每個樣本可檢測1,000-20,000個細(xì)胞;

     

    高捕獲率

    每個樣本捕獲效率高達(dá)65%,高效捕獲每個細(xì)胞中的基因表達(dá)信息;

     

    高性價比

    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)驗豐富

    百奧醫(yī)藥技術(shù)團隊現(xiàn)已累積100余種不同組織類型、數(shù)千余個樣品的10x Genomics單細(xì)胞測序經(jīng)驗。

     

     

    送樣要求

     

     

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    應(yīng)用方向

     

     

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    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個不同器官共11個不同部位的組織,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)胞等七個大類及下屬27個小類。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。

     

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    研究流程圖(左); 細(xì)胞分群圖(右)

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