單細胞疑難樣本“救世主”：單核轉錄組snRNA-seq橫空出世

發布日期：2020-08-28 作者：程偉點擊：

淺談單核轉錄組

NO.1

單細胞發展曆程

單細胞技術的發展為人類探索細胞與細胞之前的關聯提供了可能。隨著單細胞的發展，從最開始的單個單個的細胞單獨建庫測序，到開始實現幾個細胞、幾百個細胞，到現在一次性捕獲幾千個甚至上萬個細胞，幾年之間，這種跨越式的發展使得癌症、腫瘤等疾病的研究更透徹，應用單細胞之間的差異探索疾病或癌症治療成為一種新興手段。

單細胞技術發展史

NO.2

10×Genomics單細胞介紹

目前應用最廣泛的單細胞技術要數10×Genomics單細胞平台了。10×Genomics 的10×Chromium是應用微流控係統，將單細胞製備成油包水結構，每個油包水結構中包含唯一的UMI。該平台單次分離能夠獲得500-10000個油包水單細胞。

NO.3

現有單細胞技術缺陷

目前在10×Genomics平台上應用的主要是新鮮培養的細胞、新鮮組織以及部分植物根，雖然有部分凍存的細胞和組織也能夠進行10×Genomics單細胞平台實驗，但是大部分凍存樣本難以實現單細胞的有效解離，尤其是長期保存的組織，或者大腦細胞和脂肪細胞，在分離細胞時所用的酶和破壞力往往影響其他細胞區室的內容。另一方麵，在組織或細胞解離過程中，雖然能得到較好的單細胞懸液，但是在解離過程中，可能會發生轉錄應激反應，導致得到與實際不符的結果。

要得到上10×Genomics單細胞平台之前較好的樣本是阻攔研究人員腳步的原因。在這種時候，單核細胞研究應運而生。研究人員通過提取樣本的細胞核來進行研究，大大減少了樣本處理的難度，使得各種不同樣本進行單細胞研究成為可能。

NO.4

單核轉錄組snRNA-seq介紹

單核轉錄組snRNA-seq在10×Genomics平台上的操作是一樣的，也是分離得到的單細胞核與UMI一起形成油包水結構後進行裂解、建庫測序。但是他們的差異在於單核轉錄組在上10×Genomics平台之前，需要消化細胞得到單細胞核的懸浮液，最後得到的轉錄組信息是核內的轉錄組，而不能得到胞質中的轉錄本信息。

目前，單核轉錄組snRNA-seq已被廣泛的用於神經科學研究，隨著鼠腦、猴腦以及人腦細胞轉錄圖譜的不斷完善，加速推進著人類攻克神經疾病的步伐。

NO.5

單核轉錄組snRNA-seq相關文獻分享

19年JASN上發表的文章Advantages of Single-Nucleus over Single-Cell RNA Sequencing of Adult Kidney: Rare Cell Types and Novel Cell States Revealed in Fibrosis裏使用單核轉錄組對小鼠纖維化腎髒細胞進行單核分離後，在不同的平台上進行單核轉錄組測序。結果發現snRNA-seq在成人腎髒中實現了與scRNA-seq相似的基因檢測，而且它還有很多優勢，包括減少解離偏差，與冷凍樣本兼容，消除解離誘導的轉錄應激反應，以及成功用於炎症纖維化腎髒。

小鼠纖維化腎髒細胞用不同的方式進行單細胞建庫，單細胞sCell和單核細胞sNuc進行對比分析，單核轉錄組能減少解離偏差。

2020年在Nature Biotechnology上也發表了一篇類似的對比單細胞轉錄組和單核轉錄組的文章：Systematic comparison of single-cell and single-nucleus RNA-sequencing methods。測試了三組樣本：小鼠和人細胞混合物、人外周血單核細胞以及小鼠皮質核。結果發現scRNA-seq和snRNA-seq的結果一致性較好。