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10x Genomics單細胞3'轉錄組測序
背景介紹
單細胞測序是近年來生物學領域最火的技術之一，憑借其極高的分辨率能夠精準的剖析樣本細胞組成信息，進而揭示單個細胞的基因結構和基因表達狀態，并反映細胞間的異質性。另外，現有單細胞平臺可以一次性分離幾千個單細胞，有助于發現新的細胞類型。隨著單細胞測序技術的不斷更新和發展，其在解析細胞異質性，揭示微環境中細胞群體間的關系，追蹤疾病發生發展等研究中將發揮越來越重要的作用，后續可為個性化預防、治療提供技術支持。
單細胞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選單個細胞，將帶有barcode標簽的凝膠珠與細胞或細胞核、酶以及分液油混合，產生成千上萬個單細胞乳液微滴，每個微滴都作為單獨的反應體系，凝膠珠在其中溶解，捕獲每個細胞的目標分子，添加barcode并擴增。這樣來自同一細胞或細胞核的所有片段都共享一種10x barcode。將成千上萬個細胞的帶有barcode的產物混合，進行下游反應，從而產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胞或細胞核。
基于Next GEM技術的10x Genomics單細胞技術原理及工作流程
微滴結構
注：微滴（GEM） 包裹了10x Genomics系統內的每個微反應，其中單細胞、試劑以及帶有barcode的凝膠珠都包裹在單個微滴內。
10x Genomics單細胞轉錄組測序
10x Genomics單細胞轉錄組測序，可以高通量的檢測單個細胞中3’mRNA表達信息。該技術將帶有barcode和引物的凝膠珠以及單個細胞包裹在油滴中，逆轉錄后產生帶barcode的cDNA，進行建庫測序后，即可一次性獲得大量單細胞的基因表達數據，從而實現細胞亞群分類與細胞群體間標記物篩選，廣泛用于細胞群體檢測、細胞異質性以及細胞發育分化等研究。
單細胞3’轉錄組測序產品凝膠珠構成
結果展示
細胞聚類分析
細胞分群圖（左1）； 亞群Marker基因注釋（左2）； 細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）； 蛋白互作網絡分析（右2）
細胞軌跡分析
基因表達擬時間分析（左）； RNA Velocity 分析（右）
細胞互作分析
細胞互作圖（左1）； 基因表達相關性關聯圖（左2）； Cluster 間的互作關系網（右1）； 配體受體互作分析（右2）
產品優勢
超高通量
標準模式下，每個樣本可檢測500-10,000個細胞，高通量模式下，每個樣本可檢測1,000-20,000個細胞；
高捕獲率
每個樣本捕獲效率高達65%，高效捕獲每個細胞中的基因表達信息；
高性價比
與低通量或傳統人工操作等方法相比，成本降低數十倍；
廣泛應用
對細胞類型無限制，已廣泛應用于識別細胞周期、腫瘤細胞異質性、鑒定罕見細胞類型、免疫細胞分析、疾病分型等領域；
經驗豐富
百奧醫藥技術團隊現已累積100余種不同組織類型、數千余個樣品的10x Genomics單細胞測序經驗。
送樣要求
應用方向
應用案例
利用多內胚層器官圖譜和類器官模型繪制人類發育圖譜
Charting human development using a multi-endodermal organ atlas and organoid models
發表雜志：Cell （IF: 41.582）； 發表時間： 2021年 5月； 應用技術： 10x Genomics單細胞轉錄組測序
為了構建較為全面的人體內胚層器官轉錄組圖譜，本研究收集了7至21周流產胎兒的食道、肺部、胃部、小腸、結腸等5個不同器官共11個不同部位的組織，使用10x Genomics進行單細胞轉錄組測序。通過聚類分析，該數據集可劃分為上皮細胞、間質細胞、內皮細胞、免疫細胞、神經細胞、紅細胞、肝細胞等七個大類及下屬27個小類。通過比較，發現上皮細胞、間質細胞的器官特異性較大，而內皮細胞、免疫細胞、神經細胞的較小。本研究闡明了細胞狀態、轉錄因子、器官特異性上皮干細胞和間充質相互作用跨譜系。研究發現間充質來源的生態位信號NRG1在體外促進腸干細胞的成熟，并且同源轉錄因子CDX2是人類腸上皮和間充質區域化所必需的。本研究結合了細胞圖譜和類器官技術來理解人類器官發育是如何協調的。
研究流程圖（左）； 細胞分群圖（右）
