单细胞转录组测序


 

CX Genomics 3′ 技术

1、技术优势

          高精度:单细胞精度达到90%以上

          高通量:每个样本最多可以检测到上万个细胞

          周期短:一天之内完成细胞悬液制备、单细胞捕获、扩增以及建库。

          应用范围广:动物细胞和植物细胞均可以进行单细胞测序,已广泛应用于细胞异质性、免疫细胞群体检测和胚胎发育研究等。

2、实验操作方法及流程

  如图所示,Pure-Cell单细胞测序系统利用微流控系统将含有Barcode、UMI(unique molecular identifier)和Poly(dT)的Bead、细胞和油三者混合,形成上万个纳米级油包水的微体系。油包水结构形成后,细胞在其中裂解,释放出mRNA,Bead利用PloyT引物捕获液滴中的mRNA。随后破坏油包水结构,收获捕获mRNA的Beads,进行逆转录,产生带有Barcode和UMI信息的cDNA,构建标准测序文库。

 

2.1 单细胞悬液制备

  新鲜组织样本需要消化成单细胞悬液,对于培养的细胞或已经处于悬浮状态的细胞,需要对细胞洗涤以去除培养基。单细胞悬液制备完成后需尽快进行上机捕获,也可通过细胞保存液进行短时间内保存。单细胞转录组测序要求样本细胞活率>85%,细胞浓度在700-1200细胞/μl,细胞数量在5×106以上。/p>

2.2 细胞分选

  如上图所示,Pure-Cell单细胞测序系统运用微流控+人工智能系统进行细胞分选,悬浮在裂解液的Beads匀速地从左方(图示)进入,待分选的细胞从下方(图示)以一定时间间隔进入,与Beads一起进入油相中形成油包水结构。如下图所示,Beads上的寡核苷酸链依次为Illumina Nextera Read 1测序引物、12bp Barcode序列(用于区分细胞)、8bp UMI(区分细胞的不同转录本并去除PCR Duplications,降低扩增偏好性)、30 bp poly dT。在随后的文库构建中,相同的细胞扩增出的cDNA带有相同的细胞Barcode,其中来自相同的转录本的cDNA会带有相同的UMI,由此,便可区分出不同细胞扩增出的cDNA。一般而言,每个油包水只会包含一个细胞和一个凝胶珠,但有时候也会出现其他情况,对于这种情况则需要通过在后续分析中识别出来并进行去除。

 

2.3 cDNA生成与扩增

  在油包水结构中,Beads中的polyT捕获mRNA中的polyA。随后进行破油,并进行逆转录反应生成cDNA。随后进行cDNA的扩增反应,纯化后进行质检,质检合格后进行文库构建。

 

 

2.4 文库构建

  cDNA扩增完成后,利用Tn5酶将cDNA打断成片段,并加入测序引物接头,连接Read2测序引物,并通过PCR扩增引入样品Index、P5、P7接头,最后进行片段筛选,从而构建含有P5和P7接头的cDNA文库,文库质检合格后再上机测序。

 

 

2.5 文库测序

  文库质检合格后,就使用Illumina双端测序平台进行测序。如图所示,Illumina测序的核心在于利用可逆终止的、荧光标记的dNTP进行边合成边测序(Sequencing-By-Synthesis,SBS)。