显微镜和染色技术的发展，让科研工作者看到了细胞和细胞器；X射线衍射法等结构分析技术的进步，推动了DNA分子双螺旋结构的提出；核酸测序技术的发明，促使生命科学进入全新的基因组时代。

新技术手段的出现，让科研工作者看到了不一样的世界。而10x Genomics， 则让转录组研究跨步进入单细胞时代。

基迪奥生物最新引进拥有的10x Genomics Chromium系统，是目前单细胞转录组研究领域通量最高，定量最准的系统。

技术原理
10x Genomics单细胞转录组测序（single cell RNA-seq, scRNA-seq），能够以高通量和单分子分辨率研究单个细胞表达谱，揭示复杂细胞群体的异质性，避免单个细胞的基因表达信号被群体的平均化所掩盖。

图1 10x Genomics的技术原理

基迪奥生物拥有的10x Genomics Chromium™系统，是目前单细胞转录组研究领域通量最高，定量最准的系统。其核心技术是微流体“双十字”交叉系统形成的GEMs（Gel Bead-In-Emulsions），即油滴包裹的含有独特Barcode标记信息的凝胶珠与细胞、酶的混合物。GEMs流到储液器中并被收集，凝胶珠溶解释放Barcode序列，对样本进行标记。将所有GEMs的产物混合，构建标准测序文库。该技术有以下优点：

图2 10x Genomics技术的优势

技术应用

图3 10x Genomics单细胞转录组测序的应用领域

10x Genomics单细胞转录组测序主要应用于细胞群体研究，可进行单细胞转录组定量、细胞亚群体分类（图 4）、不同亚群细胞差异表达基因筛选（标记基因筛选，图5）、差异表达基因功能分析以及其他高级定制化分析。

分析内容
1、单细胞转录组定量

2、细胞亚群体分类

3、不同亚群细胞差异表达基因筛选（标记基因筛选）

4、差异表达基因功能分析（GO功能分析、KEGG功能分析、转录因子注释）

5、其他高级定制化分析

其中差异表达基因功能分析主要包括差异表达基因GO功能分析、KEGG功能分析和转录因子注释等。

图4 细胞亚群鉴定


图5 各亚群标记基因筛选

案例解读
下面以一篇NC文章中免疫细胞群体的亚型检测为例，看下10xGenomics单细胞转录组测序的应用。

收集健康人donnor A外周血单核细胞（PBMCs），进行单细胞转录组测序分析（scRNA-seq）共获得约68,000个细胞，平均每个细胞获得20,000 reads，基因中位数和UMI中位数分别为525个和1,000个（图6 a）。

图 6 PBMCs不同亚群分类

聚类分析结果确定了10个不同的细胞亚群，细胞比例最低的亚群8只占0.3%（图6 b）。通过不同亚群间基因的差异表达确定每个亚群的特异性表达基因，巨核细胞标记物PF4在亚群8中特异性高表达，表明亚群8是一类巨核细胞（图6 c）。

对donnor A PBMCs进行细胞分选，分别对10个亚群进行scRNA-seq用来构建参考转录组表达谱，根据参考表达谱将68,000个PBMCs 进行分类（图6d），分类结果在很大程度上与之前基于特异表达基因的分类结果一致。

Tips:
对单细胞转录组测序感兴趣的老师和同学可留言咨询，基迪奥生物有丰富的项目经验，提供专业的解决方案和一对一的个性化分析服务，技术团队会携带仪器上门服务！

参考文献
[1] Zheng GX Y, Terry J M, Belgrader P, et al. Massively parallel digital transcriptionalprofiling of single cells[J]. Nature communications, 2017, 8: 14049.

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