单细胞转录组测序(Single Cell RNA Sequencing)是在单细胞水平对mRNA进行全转录组扩增及高通量测序的一种高端技术。它研究单个细胞内的整体基因表达情况,以及基因的结构变异,主要用于细胞分子机制中细胞异质性研究,以及样本量少而无法进行常规高通量测序等情境。与传统的转录组测序(RNA-Seq)技术相比,单细胞转录组测序技术具有更高的通量和精准度,能够一次性分离数百至数万个细胞,将分离细胞中的微量mRNA高效扩增后测序。这种技术能够精确检测到细胞间的转录差异,从而解决细胞群间转录组异质性的难题。单细胞转录组测序的核心在于能够成功区分样品中的不同单细胞转录本。

目前国内外主要的单细胞测序平台有:

1、10x Genomics Chromium平台:该平台通过微流控芯片技术获得单细胞反应体系,并在传统文库构建的基础上引入标签,通过追溯标签序列将众多mRNA、表面蛋白信息定位回原来的单个细胞。其特点包括细胞通量高、捕获率高、短时高效、双细胞发生率低,并且适用性广,可进行单细胞转录组、免疫组、蛋白组、表观组多组学研究。

2、BD Rhapsody平台:这是另一种单细胞测序平台,它允许研究者对单个细胞进行基因表达分析,同时能够检测蛋白质。

3、Illumina Bio-Rad Single-Cell Sequencing Solution:这是Illumina和Bio-Rad联合开发的单细胞测序平台,结合了Illumina的高通量测序能力和Bio-Rad的单细胞分析技术。

4、百创DG1000:该平台利用微流控、油滴包裹和Barcode标记等技术来实现高通量的细胞捕获,可以在极短的时间内完成油包水的过程,形成乳浊液,为进行后续实验节省时间。同时,百创DG1000所用的单细胞芯片为百创智造研发的国内首款2*4芯片,可快速实现1～8个样本的单细胞测序文库构建。该平台可在单细胞水平揭示全基因组范围内基因的表达与功能异质性、精准区分细胞类型等。

5、MicroDrop:该平台采用液滴微流控技术,实现了单细胞的自动化、高通量分离和建库,同时兼容多种单细胞测序技术,如10x Genomics的Chromium、BD的Rhapsody等。

6、10K Genomics的M20平台:该平台采用微流控技术和独特的液滴生成方式,实现了单细胞的精准捕获和高效建库,适用于多种单细胞测序应用。

单细胞转录组测序技术对于理解细胞分子机制、疾病发生发展等方面具有重要意义。它不仅能够提供成千上万个单个细胞的转录谱,还能使研究人员在单细胞水平上了解哪些基因表达,多少数量以及异质样品中成千上万个细胞之间的差异。因此,单细胞转录组测序技术在医学、生物学等领域具有广阔的应用前景,例如可以更精准地针对细胞或者细胞亚群进行免疫治疗或者靶向治疗,从而在生物体的功能机制的解析和发现更为有效的疾病治疗方法等方面发挥重要作用。