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10X 单细胞测序原理

10X 单细胞测序原理

作者: 孟令君 | 来源:发表于2023-11-21 09:03 被阅读0次

    为什么要做单细胞测序 (qq.com)

    (中英)单细胞测序 基本原理

    scRNA-seq测序原理

    凝胶微珠

    凝胶微珠是单细胞测序中的核心组成部分之一。凝胶微珠上修饰有特定的DNA序列,包括TruSeq Read ,10× barcode,UMI以及Poly(dT)。

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    TruSeq Read 1是测序引物,一个微珠对应一种barcode,用于确定测定的序列来源于哪一个细胞。UMI用于确定单个cDNA在扩增过程中产生的拷贝数。Poly(dT)VN序列与mRNA的PolyA尾巴结合,逆转出cDNA,V代表除T以外的任意碱基,N代表任意的碱基。

    简而言之,10× barcode是每个细胞的身份证,UMI是每个cDNA分子的身份证。

    捕获细胞

    microfuidic device

    1.样本细胞悬液(Sample)
    2.凝胶珠(Beads)
    3.分离液(Oil)

    通过微流控系统将磁珠与细胞混和,形成油包水液滴GEMs。


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    细胞混悬液(含有裂解酶,逆转录酶等)首先与磁珠混合,每一个细胞与凝胶珠单独结合,然后与油混合形成油包水液滴droplet。90%-99%的油滴中都不含有细胞,剩余的液滴中绝大多数只含有一个细胞,以此来保证单个细胞的分辨率,液滴中含有的细胞数符合泊松分布。

    逆转录

    液滴形成后不久后细胞裂解,释放出RNA,蛋白质,DNA等。Beads上联接有包含ploy(dT)序列的接头,只有mRNA带有polyA tail,于是捕获到mRNA(实际上drop-seq采用3'端测序,就是为了检测polyA tail)。

    保证每个beads只捕获一个cell?
    第一是控制cell和beads的流速,
    第二是beads的数目远远超过cell的数目,即绝大多数的beads都是空的,只有少数的才捕获到了cell。
    但是还有个别的droplet里面会两个或者更多的细胞,需要进行质控

    TSO(Template switch oligo)是什么 -

    Master Mix中带有反转录试剂,当mRNA被捕获后,反转录出cDNA的第一条链,沿着poly(dT)序列延申,然后在beads序列的3'端插入CCC,在mRNA的5'端插入TSO(Template Switch Oligo)引物,再对mRNA的TSO进行反转录。

    TSO 是一种寡核苷酸,在逆转录过程中与逆转录酶添加的未模板化的C核苷酸杂交。TSO为全长cDNA添加了一个通用的5'序列,用于下游cDNA扩增

    C碱基用于与TSO结合

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    扩增

    加入UMI引物,以cDNA为模板进行扩增。然后针对扩增片段进行质检,质检合格后进行建库。


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    文库

    质检合格后的cDNA打断成为200~300 bp的片段,然后通过末端修复添加P5,P7,read 2 r sequence,sample index 。通过引入两段测序引物可以实现双端测序。Sample index用来区分不同的样品。P5和P7接头是桥式PCR过程中与引物互补的序列。


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    问题

    只有一部分有珠子和细胞,避免double

    10X的技术使得90%的液滴有且仅有一个磁珠,而且在液滴里包含酶的组分,旧有的dropseq需要先捕获再磁珠洗脱得到cDNA再转录。

    单细胞测序的优势

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    流式细胞术同样可以对细胞分群,但是只有几十个marker,单细胞测序可以根据所有差异表达基因细分亚群。


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