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单细胞核测序时代,是你的时代吗!

2020-09-23 16:27 作者:上海欧易生物  | 我要投稿



高通量单细胞测序这几年发展的如火如荼,已经是各种高分期刊的“常客”。作为一名科研工作者,虽然不能一味的追求高影响因子,但是谁又不希望自己的科研成果发表在顶级期刊,让更多的科研同道了解自己的工作呢?

 

目前,高通量单细胞测序正在不断地刷新人们对于生命科学研究的认知,帮助科研工作者真正地从更高精度揭示生物体的复杂性,以及研究细胞间的相互作用、调控网络等。运用单细胞技术到课题中,可以帮助重新审视研究对象,深入了解细胞生长发育过程中的表达调控机制。

 

很多老师想要研究某些特殊样本,例如心肌细胞和神经元;也有很多老师手上有颇为珍贵的临床冻存样本,但是受限于单细胞测序对于样本的严格要求——细胞数量要求大于105个、活细胞数在90%以上、细胞直径小于40μm等,只能望“单”而叹!

 

同时,受限于样本解离过程,单细胞测序存在三大问题——

1.       仅适用于新鲜组织样本,对于冻存样本,由于细胞已经丧失活性,因此无法开展scRNA-seq。

2.       解离过程会诱导应激基因的表达,引起细胞转录模式发生“人为改变”(artifactual transcriptional stress responses),造成转录偏好(bias)。这样获得的数据无法真实的反应样本的细胞转录状态,结果的可靠性大大降低。

3.       对于很多实体组织,如脑、心脏、肾脏等,蛋白酶倾向于将易于解离的细胞类型解离下来,因此会丢失不易解离的细胞;同时一些较为敏感的细胞可能会因为解离过度而破碎。这样,解离过程无法有效的获取到组织中的所有细胞类型,结果的准确性大为降低

由于上述问题,单细胞核测序(snRNA-seq)逐渐受到人们重视!

在早期研究的引领下,snRNA-seq逐渐呈现出较为火热的景象,特别是脑组织的单细胞转录研究,目前多数文献均倾向于使用snRNA-seq而不是scRNA-seq。迄今为止,snRNA-seq已在多种组织类型中得以应用,包括肌肉组织心脏,肾脏,PBMC或培养细胞系,血管,肺脏,胰脏以及多种肿瘤组织。这些文献的结果一再表明,snRNA-seq相比scRNA-seq具有其明显的优势,将有力的促进我们更全面的理解组织的细胞发育和分化。

 

总的来说,单细胞核测序具备以下优势:

1.      避免了组织解离过程中诱导压力相关基因表达;

2.      研究对象广,难消化的组织、冷冻的组织和特殊类型组织,均可适用;

3.      直接抽核,避免了消化的不均一性,获取更为真实的细胞类型组成和比例。

 

部分实测数据——

(来源于欧易生物)

 

图1  细胞核台盼蓝染色镜检

图示制备好的细胞核经台盼蓝染色镜检,显示细胞碎片等杂质<10%,细胞核数量>1000个/μL,细胞核总量>100,000个,满足10x Genomics上机要求。


图2  细胞类型鉴定

图示小鼠心脏组织snRNA-seq,通过主要的心脏细胞marker能够鉴定到所有类型的心脏细胞。
图3  技术重复性鉴定

图示小鼠心脏组织的snRNA-seq,两个生物学重复之间显示较好的重复性。

在scRNA-seq占据主流的当下,单细胞核测序无疑是珍贵的临床冻存样本,或是希望研究某些特殊样本的福音


根据现有的研究结果表明,snRNA-seq完全可以获得与scRNA-seq一致的、真实可靠的数据。


本文首发自欧易生物微信公众号,图片均来源于原文

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