10X Genomics 是一個綜合的單細胞測序技術(shù)平臺，可以應(yīng)用于多種單細胞測序上，包括Single cell gene expression, Single cell Immune Profiling, Single cell CNV, Single cell ATAC汞扎。這篇文章將主要簡述10X Genomics在單細胞基因表達檢測方面，也就是scRNA-seq上的應(yīng)用既棺。
10X Genomics 一次測序可以捕捉100-80,000個細胞康二，具有極高的細胞通量。單細胞的測序通量平均也在50,000 reads/per cell 左右递沪，而如果使用細胞核進行測序則平均通量為25,000 reads/per nuclei豺鼻。比起使用FACS進行細胞分選的單細胞測序技術(shù)而言，10X Genomics的細胞通量有顯著的提高款慨。
10X Genomics Workflow
- 將樣品組織/細胞分散成單細胞懸液
- 在微流控系統(tǒng)中與sequencing beads形成GEMs
- 在GEMs中細胞被裂解--建庫
- 進行文庫測序
- 下載數(shù)據(jù)進行分析（cellranger）
10X Genomics與其他測序技術(shù)的主要區(qū)別在于其barcode和建庫的操作儒飒。雖然上樣之后都是自動化操作，但了解其建庫原理對后續(xù)的生物信息學(xué)分析也是有必要的檩奠。
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細胞分選
Cells sorting in 10X Genomics
10X Genomics運用微流控系統(tǒng)進行細胞分選桩了，帶有Barcode的Gel Beads 勻速地從左方進入，待分選的細胞和酶從下方以一定時間間隔進入埠戳，并與Gel Beads結(jié)合井誉，進入油相中形成GEMs(Gel Bead in emulsion)
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Barcoding
Gel Beads上的Barcode帶有一段每個細胞特異的UMI，在隨后的文庫構(gòu)建中整胃，只要是由該細胞擴增出的cDNA都會帶上這段UMI以及前面的10x Barcode颗圣。因此，便可區(qū)分出不同細胞擴增出的cDNA。要注意的是在岂，10X Genomics也是通過poly(dT)富集細胞的mRNA奔则，會有無法避免的3‘ bias.
一般而言，每個GEMs會形成如上圖一般的結(jié)構(gòu)洁段，即一個細胞一個gel beads应狱。但有時候也會出現(xiàn)一個GEM里有0或多個細胞(empty droplet or doublet)，對于這種GEMs則需要通過我們在后續(xù)分析中識別出來并進行排除祠丝。
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Library construction
形成GEMs后疾呻，細胞裂解后經(jīng)過反轉(zhuǎn)錄(RT) —— cDNA generation 便形成cDNA文庫。這一系列建庫過程都在GEMs中發(fā)生写半，因此GEMs的存在相當于一個物理隔離岸蜗，保證每個單細胞都在獨特的“小室”中發(fā)生。另外叠蝇，由于GEMs是在油相中形成了一種乳濁液(emulsion) 的形態(tài) 璃岳，而乳濁液中會形成上萬個微液滴，每一個微液滴就是一個GEMs悔捶，這也解釋了為何10X Geonmics細胞通量如此之高的原因铃慷。
建庫完成后，采用Illumina的測序儀進行測序蜕该，通常進行雙端不等長測序犁柜。其中5'測28nt檢測barcode與UMI，3'測90nt用于定量基因表達堂淡。
最后馋缅，測序完成后，現(xiàn)在的10X Genomics測序儀會同時進行一些簡單的數(shù)據(jù)分析绢淀，包括每個樣品的數(shù)據(jù)量萤悴，mapping rate，data filtering 皆的，每細胞reads等等覆履。當然，我們也可以自己拿數(shù)據(jù)跑Cell Ranger祭务，隨后可以用seurat包等進行后續(xù)的個性化分析也是沒有問題的内狗。
優(yōu)缺點
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優(yōu)點
細胞通量高，可達到80,000 cells/per run
可以進行單細胞和單細胞核測序
單細胞測序覆蓋度高义锥，平均為50,000 reads/per cell
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缺點
存在一定doublet or empty droplet 的情況柳沙，導(dǎo)致部分數(shù)據(jù)不可用。
構(gòu)建出3' cDNA文庫拌倍，一方面存在3' bias赂鲤。另一方面檢測不到轉(zhuǎn)錄剪接等轉(zhuǎn)錄后加工事件噪径。
以上就是對10X Genomics平臺的簡單介紹。
完数初。
參考文章：
https://www.10xgenomics.com/solutions/single-cell/
https://tgc.net.technion.ac.il/the-chromium-single-cell-gene-expression-solution/
https://kb.10xgenomics.com/hc/en-us/articles/360000939852-What-is-the-difference-between-Single-Cell-3-and-5-Gene-Expression-libraries-
