单细胞测序技术大比拼

单细胞测序技术大PK

随着“人类细胞图谱”计划的开展，单细胞测序技术已经进入2.0时代，尤其，基于微液滴或者微流控芯片技术的高通量单细胞分选平台的出现，引领生命科学研究进入单细胞生物学时代。

目前，国内外以及各种文献报道的单细胞测序技术让人眼花缭乱，不知该如何选择。其实，国内外大规模单细胞技术的平台主要有C1™单细胞全自动制备系统、ICELL8 Single-Cell System、Illumina®Bio-Rad®Single-Cell Sequencing Solution、BD Rhapsody™ S ingle-Cell Analysis System和10X Chromium Single Cell Gene Expression Solution这五种，接下来小编就带你一一了解下：

10X GENOMICS技术简介

ChromiumTM Single Cell 3′Solution是基于10 X Genomics平台，能够一次性分离、并标记500–10000个单细胞，并能在单细胞水平进行检测的技术，其通过微流控系统，将单细胞或长片段DNA分子快速分配到油包水的微反应体系中，每个微反应体系中的单DNA 分子会获得唯一的特异性分子标签，制备生成的测序文库可以在illumina平台进行测序，并由10x Genomics提供数据分析及可视化软件，测序实验及分析流程可以和illumina系统无缝衔接。

10×genomics技术一次可以同时得到大量大细胞数据，但只能得到mRNA信息，LncRNA 大部分信息丢失，UMI技术能很好去除认为分析引入duplication及PCR引入SNP位点。同样对RNA质量要求高，降解同样会引起5’端信息丢失。

10X GENOMICS单细胞转录组测序优缺点

10x Genomics单细胞转录组测序优点

1、简单便捷：集单细胞分选、扩增、建库于一体；

2、细胞通量高：每个样本细胞数可达500-10000个；

3、建库周期短：1天可完成细胞悬液制备、单细胞捕获、扩增及建库；

4、超高捕获效率：单细胞捕获效率高达65%；

5、真正意义的单细胞：单个液滴捕获到多个细胞的概率极低（0.9%/1000cells）；

6、价格实惠：相较于其它单细胞平台，价格实惠。

10x Genomics单细胞转录组测序缺点

1、非全长信息：只能获得3’端转录本信息；

2、样本要求高：单个样本细胞起始量达10^5-10^6个，活细胞数目需超过80%，建议在90%以上最佳。

BD Rhapsody™ Single-Cell Analysis System

该系统采用分子标签技术，能为单细胞中每个转录本标记特异性分子标签，实现了单细胞水平上基因表达谱的绝对定量，同时，每个细胞也会被标记特异性细胞标签，这使高通量平行建库成为可能。结合Rhapsody特有的单细胞分离技术，单次实验可制备100—10000个单细胞文库，用户可根据需求定制引物，将检测范围集中在目标基因，大幅降低后续测序成本。

优势：

实现多样本混合捕获，微孔板的孔数高达22万个；具备成像系统，可观察细胞相关信息；可以实现转录组-蛋白组联合分析。

llumina®Bio-Rad®Single-Cell Sequencing Solution

2017年1月17日，Illumina公司和Bio-Rad实验室公司在JP摩根健康大会上发布了Illumina®Bio-Rad®Single-Cell Sequencing Solution。ddSEQ System是单细胞分析的新一代测序（NGS）工作流程，一次性8个样本，每个样品可以得到500—10000个细胞，能够在组织功能、病情进展和治疗反应方面等研究单个细胞的协同作用。与其他高通量捕获平台相比：捕获效率低，仅为3%，成本相对低。

优势：

操作简单、一次性可8个样本，捕获500—10000个单细胞，成本较低。

ICELL8 Single-Cell System

2015年2月份，Wafergen公司开发ICELL8 Single-Cell System单细胞分选平台，具有通量高，周期快等特点，解决了传统单细胞扩增中通量低，价格贵的问题，在大量细胞的捕获筛选过程中提供了高效的平台。但是，细胞的捕获只有效率30%，成本相对较低。

优势：

相对而言，流程较简便，每次运行可分离500—1000个细胞，可一定程度降低成本。

C1™ 单细胞全自动制备系统

Fluidigm推出的C1单细胞自动制备系统，并与单细胞基因表达分析中广泛被采用的BioMark™ HD微流体PCR系统相结合，能够快速可靠地分离、处理并对单一细胞进行基因组分析。但与其他高通量单细胞平台相比，其通量低、成本高、周期慢、对试验人员要求高，操作较繁琐和困难。目前主要在国内部分科研院所使用，较难应用于高通量单细胞研究。

优势：

可以获取到转录组的全长信息，但是通量低、价格较贵。

总结

综上可以看出，各个平台各有特点，根据实际情况考虑多种因素，以选择一种最能满足试验需求的平台。但是，10X Chromium Single Cell Gene Expression Solution平台的通量高、周期快速、成本低、细胞捕获效率高、性能优势比较明显，并且商业化仪器操作简便。

10X GENOMICS单细胞转录组测序技术流程

案例分析

通过10× genomics单细胞转录组测序绘制肺癌肿瘤微环境图谱

技术路线

研究结果

文章共选取5例共19个样本，通过10×genomics单细胞转录组测序探索基质细胞的亚群分类、基因功能（信号通路）、关键marker基因和临床预后。共鉴定出52个基质细胞亚群，反映了肿瘤微环境复杂性。对基质细胞的marker基因做生存曲线，发现这些marker基因可以作为肺癌预后诊断的潜在标志物。

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