單細(xì)胞解離那些事

單細(xì)胞核測(cè)序技術(shù)

在有些情況下奢啥,細(xì)胞是很難完整分離的诀黍,比如長(zhǎng)期保存的組織,或者大腦細(xì)胞和脂肪細(xì)胞未巫。在分離細(xì)胞時(shí)所用的酶和破壞力往往會(huì)影響其他細(xì)胞區(qū)室的內(nèi)容窿撬。此時(shí),單核RNA測(cè)序就顯得特別重要叙凡。

細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組是否代表了整個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組劈伴,以及在snRNA-seq中發(fā)現(xiàn)的基因是否或多或少與特定研究相關(guān)。一些比較單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)和單核RNA測(cè)序的研究表明握爷,轉(zhuǎn)錄本在整個(gè)細(xì)胞和細(xì)胞核中的表達(dá)程度相當(dāng)跛璧。

單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq)技術(shù)的飛速發(fā)展使人們對(duì)組織中細(xì)胞種類(lèi)、細(xì)胞的特殊狀態(tài)有了深入認(rèn)識(shí)新啼。但是追城,scRNA-seq對(duì)于器官或者固體組織制備的細(xì)胞懸液的細(xì)胞活性和細(xì)胞數(shù)目有著較高的要求,這也意味著 “躺在”超低溫冰箱中的大量珍貴臨床樣本(腦組織燥撞,腫瘤組織等)都無(wú)法進(jìn)行scRNA測(cè)序座柱。單細(xì)胞核RNA測(cè)序技術(shù)(snRNA-seq)的出現(xiàn),則在很大程度上解決了以上問(wèn)題物舒。

雖然細(xì)胞核內(nèi)的遺傳物質(zhì)可以大體代表整個(gè)細(xì)胞色洞,然而,細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核之間的RNA類(lèi)型和比例卻存在一定的差異冠胯。RNA首先在細(xì)胞核內(nèi)轉(zhuǎn)錄火诸,并在細(xì)胞核內(nèi)積累到穩(wěn)定狀態(tài)。在細(xì)胞質(zhì)中荠察, mRNA根據(jù)其出核率和不同的命運(yùn)置蜀,包括轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的亞細(xì)胞位置、核糖體的翻譯悉盆、小RNA的降解等盯荤,達(dá)到不同的穩(wěn)態(tài)水平。研究人員發(fā)現(xiàn)焕盟,細(xì)胞核RNA中含有大量的非編碼序列廷雅,其中包含41%的基因間區(qū)序列和25%的內(nèi)含子序列。同時(shí)京髓,研究人員也發(fā)現(xiàn)有41.7%的轉(zhuǎn)錄本序列只在細(xì)胞核中存在。多項(xiàng)研究表明商架,將內(nèi)含子區(qū)域的reads增加了snRNA-seq的敏感性堰怨,并提高識(shí)別細(xì)胞類(lèi)型的分辨率。因此蛇摸,在處理單細(xì)胞核RNA測(cè)序數(shù)據(jù)時(shí)备图,納入內(nèi)含子序列具有重要意義。下面,就讓我們?cè)敿?xì)了解一下針對(duì)不同組織樣本進(jìn)行snRNA-seq的部分案例與要點(diǎn)揽涮。

單細(xì)胞核測(cè)序技術(shù)在樣本適用性上較單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)更有優(yōu)勢(shì)抠藕,它不局限于新鮮的組織樣本,適用于冰凍樣本蒋困。此外盾似,單細(xì)胞核的制備相對(duì)于單細(xì)胞懸液的制備要更簡(jiǎn)單,可以盡量減少酶解雪标,機(jī)械壓力誘導(dǎo)的假的細(xì)胞類(lèi)群的產(chǎn)生零院。在數(shù)據(jù)分析方面,單細(xì)胞核RNA測(cè)序可以獲得內(nèi)含子區(qū)村刨、基因間區(qū)的數(shù)據(jù)告抄,使細(xì)胞類(lèi)型的鑒定分辨率更高,獲得的基因信息相對(duì)更加豐富嵌牺。

很多老師想要研究某些特殊樣本打洼,例如心肌細(xì)胞和神經(jīng)元;也有很多老師手上有頗為珍貴的臨床凍存樣本逆粹,但是受限于單細(xì)胞測(cè)序?qū)τ跇颖镜膰?yán)格要求——細(xì)胞數(shù)量要求大于105個(gè)募疮、活細(xì)胞數(shù)在90%以上、細(xì)胞直徑小于40μm等枯饿,只能望“單”而嘆酝锅!

同時(shí),受限于樣本解離過(guò)程奢方,單細(xì)胞測(cè)序存在三大問(wèn)題

  1. 僅適用于新鮮組織樣本搔扁,對(duì)于凍存樣本,由于細(xì)胞已經(jīng)喪失活性蟋字,因此無(wú)法開(kāi)展scRNA-seq稿蹲。
  2. 解離過(guò)程會(huì)誘導(dǎo)應(yīng)激基因的表達(dá),引起細(xì)胞轉(zhuǎn)錄模式發(fā)生“人為改變”(artifactual transcriptional stress responses)鹊奖,造成轉(zhuǎn)錄偏好(bias)苛聘。這樣獲得的數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)的反應(yīng)樣本的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄狀態(tài),結(jié)果的可靠性大大降低忠聚。
  3. 對(duì)于很多實(shí)體組織设哗,如腦、心臟两蟀、腎臟等网梢,蛋白酶傾向于將易于解離的細(xì)胞類(lèi)型解離下來(lái),因此會(huì)丟失不易解離的細(xì)胞赂毯;同時(shí)一些較為敏感的細(xì)胞可能會(huì)因?yàn)榻怆x過(guò)度而破碎战虏。這樣拣宰,解離過(guò)程無(wú)法有效的獲取到組織中的所有細(xì)胞類(lèi)型,結(jié)果的準(zhǔn)確性大為降低烦感。
    由于上述問(wèn)題巡社,單細(xì)胞核測(cè)序(snRNA-seq)逐漸受到人們重視!

單細(xì)胞測(cè)序的科研人員都會(huì)遇到以下這樣的問(wèn)題:

  1. 單細(xì)胞RNA測(cè)序不能準(zhǔn)確地捕獲組織中所有細(xì)胞類(lèi)型(比如腎臟手趣,腦)晌该,因?yàn)閱渭?xì)胞解離本身可能損害敏感細(xì)胞。

  2. 目前用于單細(xì)胞解離的酶和機(jī)械方法會(huì)引入了因裂解壓力誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物回懦。

  3. 活性蛋白酶傾向于選擇易解離的細(xì)胞類(lèi)型气笙。不易解離的細(xì)胞可能會(huì)被丟失。

  4. 目前的方法與冷凍樣本材料不兼容(冷凍樣本不能用于單細(xì)胞測(cè)序)怯晕,但是有的時(shí)候潜圃,臨床所取的樣本需要等待病理診斷后才能去做單細(xì)胞測(cè)序(比如腎臟活檢樣本),因此為了保證樣本的RNA穩(wěn)定性舟茶,需要進(jìn)行凍存谭期。

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REF

https://www.bilibili.com/video/BV1wf4y1X7eq?from=search&seid=15081398626874780059

http://www.ebiotrade.com/newsf/2019-12/2019129172619642.htm

https://www.seqchina.cn/12456.html

https://www.bilibili.com/read/cv7707622
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