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行業(yè)動態(tài)

有何不同?磁珠/微球在單細胞測序技術平臺應用解析!

單細胞測序技術主要過程包括:單細胞樣本準備、細胞富集,單細胞分離,建庫、測序五部分。

序章

單細胞測序技術,是指在單個細胞水平上對其攜帶的遺傳信息進行測序,廣泛應用于新物種鑒定、病原篩查、神經(jīng)科學、腫瘤異質性研究以及循環(huán)腫瘤細胞等方面。

單細胞測序主要包括單細胞基因組測序技術、單細胞轉錄組測序技術、單細胞表觀遺傳測序技術、單細胞蛋白質組學測序技術、單細胞多組學聯(lián)合分析等方面。

單細胞測序技術主要過程包括:單細胞樣本準備、細胞富集,單細胞分離,建庫、測序五部分。

單細胞測序技術流程


磁珠/微球在單細胞測序中有哪些作用?

這得從現(xiàn)有的技術平臺原理解析開始,下面以單細胞轉錄組測序技術為例。

目前,單細胞測序目前已進入2.0時代,高通量單細胞捕獲有兩大策略,一種是微流控芯片技術,以10X Genomics、Drop-seq、inDrop為代表。另一種,微孔板(microwell)技術,以BD Rhapsody、Seq-Well為代表。

微流控芯片技術平臺:1個液滴=1個細胞+1個凝膠微球=1個RNA Seq

微流控芯片技術是將單個細胞和單個凝膠微球包裹在一個液滴內,細胞裂解釋放mRNA,通過逆轉錄產(chǎn)生用于測序的帶條形碼的cDNA;液體油層破壞后,cDNA后續(xù)進行文庫構建,使用測序平臺對文庫進行測序檢測,即可一次性獲得大量單細胞的基因表達數(shù)據(jù),10min內自動完成上萬個細胞的捕獲,從而達到在單細胞水平進行表達測序的目的。

適用范圍:

直徑40μm以下細胞(受儀器管道直徑限制)。

大規(guī)模細胞樣本,適用于分群、譜系等研究。

圖:10x Genomics平臺利用微流控技術,將帶有Cell Barcode的凝膠微珠和單個細胞包裹在同一個“油包水”液滴中。(圖片來源10x Genomics官網(wǎng))

圖:Barcode序列作用是區(qū)分不同的細胞,UMI是用來區(qū)分不同轉錄本的PCR產(chǎn)物,最后一段為poly dT反轉錄引物。(圖片來源10x Genomics官網(wǎng))

微孔板技術平臺:1個微孔=1個細胞+1個磁珠=1個RNA Seq

微孔板技術是將單個細胞和單個磁珠沉降到1個微孔內,磁珠上的序列結構與 10X Genomics 相似,可以捕獲到游離mRNA的poly A尾。

適用范圍:

直徑<20μm的細胞(受磁珠結合效率限制)。

大規(guī)模細胞樣本,適用于分群、譜系等研究。

圖:BD Rhapsody是利用鋪滿20萬個直徑50 μm微孔的微孔板和攜帶細胞標簽的直徑35 μm磁性beads捕獲細胞。將制備好的單細胞懸液鋪至微孔板上,細胞靠自身重力沉降至微孔底部。加入細胞裂解液,細胞釋放出的mRNA可以被poly dT的beads在微孔中捕獲。(圖片來源BD官網(wǎng))

Univ = Universal sequence, CL = Cell label, UMI = Unique Molecular Index

圖:利用磁鐵回收beads到單管中進行后續(xù)逆轉錄、建庫等操作。(圖片來源BD官網(wǎng))

在兩個技術平臺中,微球/磁珠都作為mRNA的捕獲載體,是單細胞測序過程中不可獲取的一個原料。相比普通微球而言,磁珠能夠通過磁鐵簡單快速的從體系中去除,在樣本處理過程中具有更明顯的優(yōu)勢,受到越來越多科學家和產(chǎn)品開發(fā)著的青睞。

兩個技術平臺對磁珠/微球的需求


微流控芯片技術

微孔板技術平臺

產(chǎn)品特性

凝膠微球

柔性材質

粒徑較大,50μm左右

單分散

微球可降解,以釋放primers

PCR無抑制

磁性微球

剛性材質

粒徑偏小,20-35μm左右

單分散

磁珠無需降解,在磁珠表面進行反轉錄,通過酶切將磁珠和cDNA分離

PCR無抑制

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BeaverBeads? 20μm磁珠在顯微鏡下成像。

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