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单细胞核转录组测序（10x Genomics）

1.产品介绍

单细胞核转录组测序(Single NucleiRNA Sequencing，snRNA-seq)与常规的单细胞转录组测序有所不同，它通过对组织/细胞进行抽核操作，将制备得到的单核悬液进行相应的转录组测序，以实现在单个细胞水平上研究核基因表达的技术。这种方法打破了单细胞测序对于新鲜样本时效性的限制，为研究脑组织、心脏、肾脏等复杂组织或一些珍贵的冷冻样本提供了单细胞水平的研究应用平台，有助于充分了解组织的细胞异质性和细胞的分化、发育状态于细胞功能机制。

2.技术原理

10x Genomics平台首先利用微流控技术分选单个细胞，然后将带有barcode和引物的凝胶珠以及单个细胞包裹在油滴中；在油滴中凝胶珠溶解释放反转录oligo，细胞裂解释放mRNA，通过mRNA 末端标签扩增（3’WTA）法获得用于测序的带barcode的cDNA；液体油层破坏后，cDNA进行后续文库构建，使用Illumina测序平台检测，即可一次性获得大量单细胞的基因表达数据，10min内自动完成多至80,000个细胞的捕获，细胞捕获率最高65%。可实现大量大细胞的快速高效标记、测序和分析，获得单细胞水平的基因表达谱和差异情况，并通过对复杂细胞群体进行深入细致分析，绘制大规模单细胞表达图谱。

3.优势

◇细胞通量高：8个通道，每个通道可捕获500-10000个细胞；

◇捕获效率高：单细胞捕获效率高达65%;

◇灵敏度高：可检测到每个细胞的独特的转录本信息，降低测序要求；

◇项目周期短：一天内可完成从细胞悬液到cDNA文库构建的所有的测序准备工作，大大缩短项目周期；

◇真正意义单个细胞：多细胞率低至0.8%/1000 cell,实现真正意义上的单细胞测序；

◇样本兼容性强：新鲜、冻存的组织样本，细胞及细胞核悬液均可进行单细胞转录组测序；

◇可扩展性强：可与多组学方法联合分析，深入探索细胞特征。

4.实验流程

5.分析流程

6.分析结果展示

单细胞亚群分类 UMAP 图

不同细胞群体 Marker 基因差异倍数火山图

细胞群体 Top10 Marker 基因的小提琴图

不同细胞群体 Marker 基因差异倍数-表达比例差值火山图

7.案例解析：

文章题目：Mapping the single-cell transcriptomic response of murine diabetic kidney disease to therapies

中文题目：绘制小鼠糖尿病肾病对治疗的单细胞转录组响应图谱

期刊名称：Cell Metabolism

影响因子：31.373

发表时间：2022.06

实验平台：10X Genomics单细胞核转录组测序

摘要：该研究利用单细胞核转录组测序（snRNA-seq）对小鼠糖尿病肾病进行了药物研究，百万级别的细胞图谱显示，所有肾细胞类型对 DKD 及其治疗均有异质反应。单一疗法和联合疗法针对不同的细胞类型，并诱导了明显的转录变化。钠-葡萄糖协同转运蛋白 2 抑制剂（SGLT2i）在近端小管 S1 段的早期影响表明，这类药物可以诱导禁食模拟和缺氧反应。糖尿病肾病模型中近端小管中剪接体调节蛋白丝氨酸/精氨酸丰富剪接因子 7（rsf7）下调，该因子又可被 SGLT2i 特异性恢复。在体外，近端小管敲除 Srsf7 诱导了一种促炎症表型，这意味着可变剪接是 DKD 的驱动因素，表明了 SGLT2i 调控近端小管的可变剪接是这类药物的潜在作用机制。

图: DKD 进展过程中的基因表达变化

参考文献：[1]Haojia W, Gonzalez R V, Xiang Y, et al. Mapping the single-cell transcriptomic response of murine diabetic kidney disease to therapies.[J].Cell Metabolism, 2022,34(7):1064 -1078.e6.