生命科学单细胞测序(10×genomics技术)的原理是什么?
10x Genomics技术是一种革命性的单细胞测序方法,它可以在单细胞分辨率水平上获取基因组、转录组和表观组数据。这种技术的原理包括以下几个关键步骤:
1.单细胞悬浮液制备:
首先,将组织或细胞样本制备成单细胞悬浮液。这通常通过机械或酶处理来实现。
2.微滴封装:
将单细胞悬浮液与一种特殊的凝胶珠混合,这些凝胶珠上带有独特的分子标签(barcodes)。利用微流体技术,将单个细胞与一个凝胶珠一起封装到微滴中。在理想情况下,每个微滴只包含一个细胞和一个凝胶珠。
3.mRNA捕获和条形码标记:
细胞在微滴中破裂,释放出mRNA。mRNA分子与凝胶珠上的寡核苷酸探针结合,这些探针带有聚A尾(poly-A tail),可以与mRNA的3'端(带有poly-A尾的端)结合。通过这种结合,mRNA被带有细胞特异性条形码和UMI(独特分子标识符)的探针捕获。UMI有助于消除PCR扩增过程中的偏差,并允许更准确地估计原始mRNA分子的数量。
4.逆转录和扩增:
捕获的mRNA被逆转录成cDNA,并在微滴中进行PCR扩增。此过程中,细胞特异性条形码和UMI被保留,并扩增到每个cDNA分子上。
5.cDNA文库制备:
将扩增的cDNA从微滴中收集,建立一个测序文库。这个文库包含了带有细胞特异性条形码和UMI的cDNA分子。
6.高通量测序:
利用高通量测序平台(如Illumina)对cDNA文库进行测序。测序数据可以用于后续的分析,如基因表达水平、异质性和细胞亚群的鉴定等。
7.数据分析:
对测序数据进行处理和分析,将读取(reads)分配给不同的细胞,并根据UMI计算基因表达量。
此外,可以使用这些数据进行进一步的生物信息学分析,例如聚类细胞、寻找差异表达基因和细胞间相互作用的研究。
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