生命科學單細胞測序(10×genomics技術)的原理是什麼?
10x Genomics技術是一種革命性的單細胞測序方法,它可以在單細胞解析度水平上獲取基因組、轉錄組和表觀組資料。這種技術的原理包括以下幾個關鍵步驟:
1.單細胞懸浮液製備:
首先,將組織或細胞樣本製備成單細胞懸浮液。這通常透過機械或酶處理來實現。
2.微滴封裝:
將單細胞懸浮液與一種特殊的凝膠珠混合,這些凝膠珠上帶有獨特的分子標籤(barcodes)。利用微流體技術,將單個細胞與一個凝膠珠一起封裝到微滴中。在理想情況下,每個微滴只包含一個細胞和一個凝膠珠。
3.mRNA捕獲和條形碼標記:
細胞在微滴中破裂,釋放出mRNA。mRNA分子與凝膠珠上的寡核苷酸探針結合,這些探針帶有聚A尾(poly-A tail),可以與mRNA的3'端(帶有poly-A尾的端)結合。透過這種結合,mRNA被帶有細胞特異性條形碼和UMI(獨特分子識別符號)的探針捕獲。UMI有助於消除PCR擴增過程中的偏差,並允許更準確地估計原始mRNA分子的數量。
4.逆轉錄和擴增:
捕獲的mRNA被逆轉錄成cDNA,並在微滴中進行PCR擴增。此過程中,細胞特異性條形碼和UMI被保留,並擴增到每個cDNA分子上。
5.cDNA文庫製備:
將擴增的cDNA從微滴中收集,建立一個測序文庫。這個文庫包含了帶有細胞特異性條形碼和UMI的cDNA分子。
6.高通量測序:
利用高通量測序平臺(如Illumina)對cDNA文庫進行測序。測序資料可以用於後續的分析,如基因表達水平、異質性和細胞亞群的鑑定等。
7.資料分析:
對測序資料進行處理和分析,將讀取(reads)分配給不同的細胞,並根據UMI計算基因表達量。
此外,可以使用這些資料進行進一步的生物資訊學分析,例如聚類細胞、尋找差異表達基因和細胞間相互作用的研究。
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