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单细胞测序

单细胞测序主要包括单细胞基因组测序和转录组测序。该技术是通过单细胞内的DNA和RNA序列分析得到单细胞基因组和转录组的变化情况,再通过高通量测序来揭示细胞群体差异和细胞分化关系。目前,单细胞测序已广泛应用于肿瘤治疗、细胞分化、免疫系统、神经科学与传染病和胚胎发育等方面的研究。

1、单细胞基因组测序

单细胞全基因组测序是采用多次退火环状循环扩增技术(MALBAC)多重置换扩增(MDA)扩增技术对目的细胞的全基因组序列进行非选择性、均匀扩增,利用外显子捕获技术进行高通量测序。

2、单细胞转录组测序

单细胞转录组测序是利用SMART扩增技术、10× Genomics技术和Andeplete技术进行cDNA测序获得转录本,再通过分析得到细胞特异性信息,进而有助于深入理解细胞分化、细胞重编及转分化等过程及相关的基因调节网络。

单细胞测序方法


实验流程:

单细胞分离方法

Olsen T K, & Baryawno N. Introduction to Single-Cell RNA Sequencing. Current Protocols in Molecular Biology, 2018, 122(1), e57.doi:10.1002/cpmb.57 

A.荧光激活细胞分选(FACS), B.Microdroplets, C.微量吸移管, D.激光捕获显微解剖(LCM).


单细胞RNA测序工作流程图

Kashima Y, Suzuki A, Suzuki Y. An Informative Approach to Single-Cell Sequencing Analysis. Adv Exp Med Biol. 2019, 1129:81-96. doi: 10.1007/978-981-13-6037-4-6.


应用:

小鼠乳腺上皮细胞的单细胞转录组测序分析

Sun H, Miao Z, Zhang X, Chan UI, Su SM, Guo S, Wong CKH, Xu X, Deng CX.Single-cell RNA-Seq reveals cell heterogeneity and hierarchy within mouse mammary epithelia, J Biol Chem. 2018, 293(22):8315-8329. doi: 10.1074/jbc.RA118.002297.


单细胞转录组测序鉴定气管上皮细胞的细胞亚群

Montoro D T, Haber A L, Biton M, et al. A revised airway epithelial hierarchy includes CFTR -expressing ionocytes. Nature. 2018, 560(7718):319-324. doi: 10.1038/s41586-018- 0393-7.


肝癌浸润性T细胞的单细胞转录组测序分析

Zheng C, Zheng L, Yoo JK, et al. Landscape of Infiltrating T Cells in Liver Cancer Revealed by Single-Cell Sequencing, Cell. 2017, 169(7):1342-1356.e16. doi: 10.1016/j. cell.2017. 05.035.


单细胞转录组测序鉴定免疫细胞群体的异质性

Papalexi E, Satija R. Single-cell RNA sequencing to explore immune cell heterogeneity. Nat Rev Immunol. 2018, 18(1):35-45. doi: 10.1038/nri.2017.76. 


100个乳腺肿瘤细胞的单细胞测序结果

Navin N, Kendall J, Troge J, et al. Tumour evolution inferred by single-cell sequencing. Nature. 2011, 472(7341):90-4. doi: 10.1038/nature09807.


数据处理:

典型的单细胞RNA-seq数据分析工作流程示意图

Luecken MD, Theis FJ. Current best practices in single-cell RNA-seq analysis: a tutorial. Mol Syst Biol. 2019 Jun 19;15(6):e8746. doi: 10.15252/msb.20188746. 

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