scRNA-seq(single-cell RNA-sequencing)单细胞转录组测序是在单个细胞水平对mRNA进行高通量测序的一项新技术,可以研究单个细胞内的基因表达情况,同时解决用组织样本测序无法解决的细胞异质性难题,让解析单个细胞的行为、机制及其与机体的关系成为了现实。基于Drop-seq技术的10XGenomics技术平台来实现高通量的细胞捕获技术,每次可捕获1,5000-2,0000个细胞,且双/多细胞数据比例非常低,随后经过细胞裂解后,抓取其中微量的mRNA后扩增再测序。

泓迅科技推出的scRNA-seq能有效解决组织样本细胞异质性、以及常规的多细胞RNA-seq被掩盖的细胞群内的转录组异质性难题,有助于发现新的稀有细胞类型,并深入了解细胞生长过程中的表达调控机制。

应用领域:

• 大规模细胞图谱构建
• 细胞亚群细化&稀有细胞类型鉴定
• 肿瘤方向研究
• 干细胞发育及分化研究
• 免疫方向研究
• 神经科学研究
• 发育生物学
• 植物单细胞研究
• 生物标志物/疾病分型

服务优势:

• 细胞通量高
• 捕获能力强
• 个性化分析
• 成本低
• 应用领域广
• 周期短

技术路线:

样本要求:

• 细胞类型:生殖细胞、胚胎细胞、神经细胞、免疫细胞、肿瘤细胞、干细胞、其他原代细胞等;
• 细胞数目:>1х105 cells/sample;
• 细胞浓度:5х105~1.2х106 cells/ml,不含Ca2+和Mg2+
• 细胞活性:>80%;
• 细胞大小:<40um;
• 保存运输:特定组织保存液4℃低温运输。

生信分析:

  1. 细胞亚群分类(UMAP降维分析)
  2. Marker基因分析

  3. 样本间cluster差异表达基因分析

  4. 拟时间分析

  5. Pathway富集分析和GO富集分析

  6. 细胞通讯

案例分析:

案例一

机体的正常造血依赖造血细胞和支持造血细胞产生发育的骨髓微环境的相互作用,但是骨髓微环境分子复杂性和应激反应还不完全清楚。本研究通过高通量单细胞转录组测序方法对稳态和5-FU应激情况下的小鼠骨髓血管(VE-Cad+),骨髓间充质干细胞(LEPR+)和成骨细胞(COL2.3+)群共计17374个细胞进行了分析。稳态下的细胞群被划分为10个不同的亚群。本研究发现了之前被忽视的骨髓微环境的细胞异质性水平,同时揭示了造血生长因子、趋化因子和膜受体的细胞来源。结果表明,在压力条件下,骨髓微环境显示出明显的转录重构,包括血管周围细胞的脂肪细胞偏移。Notch信号通路广泛存在于脊椎动物和非脊椎动物,在进化上高度保守,通过相邻细胞之间的相互作用调节细胞、组织、器官的分化和发育。在应激条件下,DLL1/ Delta-like 1和DLL4/ Delta-like 4配体表达量下降。在血管Dll4缺失情况下,造血干细胞过早地诱导骨髓转录程序。这些研究改进了对骨髓微环境细胞组成的理解,揭示了在应激条件下骨髓微环境会呈现出动态且复杂的分子图谱。


参考文献:
Tikhonova, Anastasia N, et al. The bone marrow microenvironment at single-cell resolution[J]. Nature, 2019,569(7755): 222-228.

案例二

比较不同技术和不同实验室产生的各种单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 数据集仍然是一项重大挑战。本文解决了在单细胞RNA测序分析中选择算法时需要指导的问题,从而对不同平台获取的各种数据类型进行准确的生物学解释。

研究使用两个特征鲜明的细胞参考样品(乳腺癌细胞和B细胞),分别采集或混合采集,比较了不同的scRNA-seq平台和多个中心的几种预处理,标准化和批次效应校正方法。尽管预处理和标准化有助于基因检测和细胞分类的可变性,但批次效应校正是迄今为止正确地进行细胞分类的最重要因素。此外,scRNA-seq 数据集特征(例如,样本和细胞异质性以及使用的平台)对于确定最佳生物信息学方法至关重要。然而,当应用适当的生物信息学方法时,跨中心和平台的可重复性很高。研究结果为在 scRNA-seq 研究设计时优化平台和软件选择提供了实用性的指导。


参考文献:
Wangqiu Chen, Yongmei Zhao, et al. A multicenter study benchmarking single-cell RNA sequencing technologies using reference samples[J]. Nature biotechnology(2020).

案例三

糖皮质激素是抑制胃部炎症和化生所需的有效抗炎类固醇激素。但是,这些激素在男性和女性中的功能有所不同。本文主要研究性别的不同对胃炎症调节的影响。分别通过肾上腺切除术和去势术从小鼠中去除内源性糖皮质激素和雄性激素。用5α-二氢睾酮(DHT)处理小鼠,以测试雄激素对调节胃部炎症的作用。对小鼠胃冰冻组织的冷冻切片的进行CD45+分选的免疫细胞进行单细胞转录组测序(scRNA-seq)用于鉴定雄激素信号直接靶标的免疫细胞群体。通过用CD90.2抗体处理耗尽2型先天性淋巴样细胞(ILC2)。胃部的白细胞的scRNA-seq显示2型先天淋巴样细胞(ILC2s)在糖皮质激素受体(GR)和雄激素受体(AR)中呈现出高表达水平。同时证明DHT治疗有效地抑制了ILC2s促炎细胞因子Il13和Csf2的表达。此外,ILC2s消耗保护胃免受SPEM的侵害。ILC2s中的雄激素信号传导通过抑制促炎性细胞因子的转录来阻止其致病性激活。该研究揭示了性激素在调节胃部炎症和化生中的关键作用。


参考文献:
Busada JT, Peterson KN, et al. Glucocorticoids and androgens protect from gastric metaplasia by suppressing group 2 innate lymphoid cell activation[J]. Gastroenterology (2021).