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北京基因組所開發(fā)新型高通量單細胞多組學技術(shù)

研發(fā)快訊 2023年04月14日 08:38:46來源:中國科學院北京基因組研究所 18698
摘要近日,中國科學院北京基因組研究所(國家生物信息中心)蔣嵐研究組基于組合標記技術(shù)路線改造優(yōu)化主流微流控平臺開發(fā)了新型單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)FIPRESCI。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】單細胞測序已成為生物醫(yī)學領(lǐng)域的關(guān)鍵共性技術(shù)。然而,由于缺乏高效的手段降低“假單細胞率”,主流微流控平臺的單通道細胞通量通常在1萬細胞以下,空載率達到90%以上,且成本高昂,限制了對數(shù)百萬個細胞或上千例樣本的人群隊列進行大規(guī)模研究。
 
  近日,中國科學院北京基因組研究所(國家生物信息中心)蔣嵐研究組基于組合標記技術(shù)路線改造優(yōu)化主流微流控平臺,開發(fā)了新型單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)FIPRESCI,使細胞通量比現(xiàn)有技術(shù)提高十倍以上,大幅降低成本。該成果在《基因組生物學》(Genome Biology)期刊發(fā)表。
 
  研究團隊使用FPERSCI對人和小鼠細胞系混合物測序,獲取了8000多個高質(zhì)量的細胞,其中99.8%的細胞都能明確來源,表明FIPERSCI具有很低的假單細胞率。隨后,為了驗證新技術(shù)對不同組織的兼容度,使用FIPERSCI對小鼠整個E10.5胚胎的細胞進行細胞核測序,在10X Genomics單通道中獲取了超過10萬細胞核的數(shù)據(jù)。注釋結(jié)果顯示,細胞類型的成分與已發(fā)表的參考數(shù)據(jù)相似。此外,F(xiàn)IPERSCI數(shù)據(jù)還可用于鑒定細胞類型和發(fā)育階段特異的調(diào)控元件(啟動子和增強子)使用偏好,發(fā)現(xiàn)了著名基因Rbfox2在抑制性神經(jīng)元發(fā)育過程中使用不同的啟動子的動態(tài)變化。
 
  進一步地,研究人員使用FIPERSCI對來自不同癌癥病人及健康人外周血中的T細胞進行單細胞RNA和TCR雙組學測序。數(shù)據(jù)顯示,相較于健康人,癌癥病人外周血中T細胞在細胞亞群組分、基因表達、TCR克隆等多個層面存在顯著差異?;谛颖玖康臄?shù)據(jù)建模,已經(jīng)足以區(qū)分癌癥病人和健康人,提示低成本的FIPERSCI技術(shù)具備基于免疫細胞信息應(yīng)用于癌癥液體活檢及早篩方面的潛力。
 
  綜上所述,該新型單細胞測序技術(shù)可突破現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計局限,大幅提高效率并降低成本,適用于單細胞轉(zhuǎn)錄組和調(diào)控元件活性、免疫受體序列等多模態(tài)分析,有望有力支撐跨器官水平的大規(guī)模參考細胞圖譜研究、跨時間和空間的器官發(fā)育研究、針對大規(guī)模健康人和疾病的隊列細胞圖譜研究、高通量CRISPR基因編輯和藥物篩選的單細胞分子表型刻畫研究等。
 
  該項工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項、中科院全球共性挑戰(zhàn)專項項目、科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金委有關(guān)項目等的資助。
 
FIPRESCI實驗流程圖

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