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单细胞转录组测序（10x Genomics）

1.产品介绍

细胞转录组测序（Single-cell RNA-sequencing，scRNA-seq），是指在单个细胞水平上对转录组进行高通量测序，从而获得单细胞水平的转录图谱的技术，可用于揭示细胞间的异质性和复杂性。为从单细胞水平上了解人的遗传发育、疾病/癌症的发生发展、免疫应答等过程中的表达调控机制提供重要基础。近年来，已有多种单细胞测序技术和平台应运而生。其中基于液滴技术的 10x Genomics 单细胞平台凭借其细胞通量高、周期短及成本低的优势成为目前主流的单细胞转录组测序平台。

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：Single-cell RNA sequencing reveals the pro-inflammatory roles of liver-resident Th1-like cells in primary biliary cholangitis

中文题目：单细胞RNA测序揭示肝脏驻留Th1样细胞在原发性胆汁性胆管炎中的促炎作用

期刊名称：Nature Communications

影响因子：14.7

发表时间：2024.10

实验平台：10X Genomics单细胞转录组测序

摘要：原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种慢性自身免疫性肝病，其特征是多谱系免疫失调，随后导致炎症、纤维化，甚至肝硬化。由于传统检测方法的局限性，PBC的局部肝脏免疫发病机制尚未得到充分表征。在这里，我们利用单细胞转录组测序技术来描绘免疫细胞景观，并破译PBC患者的分子机制。我们发现胆管细胞和肝星状细胞参与肝脏炎症和纤维化。此外，库普弗细胞显示炎症因子水平升高，清道夫功能相关基因减少，而T细胞显示炎症因素水平升高，细胞毒性相关基因减少。有趣的是，我们在PBC患者和小鼠PBC模型的肝脏中都发现了JAK-STAT激活的肝脏驻留Th1样人群。最后，阻断JAK-STAT通路可以缓解肝脏炎症，并消除小鼠PBC模型中肝脏驻留的Th1样细胞。总之，我们全面的单细胞转录组分析扩展了对PBC病理机制的理解，并为患者PBC的治疗提供了潜在的靶点。

图：来自PBC患者和对照组个体的肝脏和PBMC的scRNA-seq检测示意图

参考文献：

[1]Jin C，Jiang P，Zhang Z，et al.Single-cell RNA sequencing reveals the pro-inflammatory roles of liver-resident Th1-like cells in primary biliary cholangitis[J].Nature Communications,2024, 15(1):8690-8690.