单细胞转录组学技术平台

技术简介

细胞是生物体最小的功能单位。每一个细胞独一无二的基因表达特征与细胞及组织的功能息息相关。传统的基因测序往往在组织样本或细胞群的整体上进行，细胞之间的差异可能因平均化被掩盖，而单细胞转录组测序（scRNA-seq）可在单细胞层面揭示出每个细胞独特的基因信息及基因表达特征，使不同的细胞类型得以精细区分，同时可以对不同类型细胞间的相互关系做更深、更系统的研究和了解。单细胞转录组测序在帮助理解生命现象、研究发病机制、发现诊断生物标志物及治疗靶点等方面，为科研人员及临床专家提供了新的纬度和视角。

单细胞转录组测序优势

技术流程

单细胞转录组测序利用凝胶珠（Gel Beads)与单个细胞或细胞核、酶通过油相混在一起，形成油包水的单细胞乳液微滴（GEMs）。随后细胞在酶的作用下破裂并释放mRNA，在反转录酶的作用下生成cDNA并进行PCR扩增，构建测序文库并于测序仪上生成测序数据，从而进行数据分析。

单细胞转录组测序流程

技术应用

l构建细胞图谱：构建大规模细胞图谱，探索复杂器官中不同细胞类型功能，解析细胞间异质性以及其协作关系

l挖掘稀有细胞：鉴定和发现新的细胞类型，并分析其在生物学过程参与的作用

l探索疾病机制：肿瘤微环境、肿瘤异质性、病程进展、癌症形态等疾病机制探索

l描绘细胞发育轨迹：解析细胞发育和分化轨迹，创建细胞发育谱系，明确器官发育轨迹等

l预测潜在Biomarker：临床生物标志物发现、生物标志物功能研究，药物靶点发现。

技术优势

l高通量：捕获样本中成千上万个细胞的完整异质性；

l短周期：实验周期短，可一次性对100～80 000个细胞建库，提高效率

l高捕获：不需要微量扩增，降低假阳性率

l单细胞：真正的单细胞水平测序，Doublet rate：0.9%/1 000个细胞

l高精尖：广泛的研究应用领域，并适用于多类型、多物种的组织样本

送样要求*

 l样本物质：人源样本

l细胞数量：＞50000

l细胞浓度：1000个/μL

l细胞尺径：5μm - 40μm

l细胞活性：＞80%

*具体送样细节请致电详询我司。

经典案例

1. 肿瘤异质性探索

研究人员通过单细胞转录组测序分析的方法，在移植瘤或正常人心脏中活性血管生成期间，研究小鼠内皮细胞及其他基质细胞的异质性，并发现肿瘤相关成纤维细胞（TAF）通过上调缺氧相关基因并产生与血管生成有关的分泌因子来对抗血管生成药物治疗作出反应。总体而言，此研究更好地定义了肿瘤内皮细胞和其他基质细胞的异质性，揭示了VEGF和Dll4-Notch在指定肿瘤内皮表型中的作用，突出了基质细胞对抗血管生成治疗的反应。

心脏中的细胞群和内皮细胞亚群

< Zhao Q, Eichten A, Parveen A, et al. Single-cell transcriptome analyses reveal endothelial cell heterogeneity in tumors and changes following antiangiogenic treatment. Cancer Res,2018 May 1;78(9):2370-2382>

2. 胚胎发育研究

皮层中间神经元的多种亚群在高阶脑功能中起着至关重要的作用。为研究如何产生这种多样性，该项目研究人员选择scRNA-seq来描绘沿着发育时间收集到的小鼠细胞的转录表达情况。通过整合不同发育时间点的数据集，研究确定了成人中间神经元及其前体之间转录组异质性的共同来源，并揭示了主要中间神经元亚型的胚胎发生。

不同发育时间点的小鼠中间神经元的细胞亚型

< Mayer C, Hafemeister C, Bandler R C, et al. Developmental diversification of cortical inhibitory interneurons. Nature, 2018 Mar 22;555(7697):457-4622>

3. 细胞图谱绘制

心脏纤维素的形成，对于理解心脏发育和正常器官功能以及制定对抗心脏病的治疗策略必不可少。在本研究中，研究人员利用scRNA-seq对小鼠非心肌细胞的单细胞转录谱进行了全面的分析，揭示了心脏纤维素的多样性及广泛的细胞间通讯网络。同时，研究重塑了对心脏细胞组成的理解，并强调了非心肌细胞类型的重要作用。

实验流程及心肌细胞类型间细胞通讯网络

< Daniel A, Galen T, Micheal A, et al. Single-Cell Transcriptional Profiling Reveals Cellular Diversity and Intercommunication in the Mouse Heart. Cell Rep, 2018 Jan 16; 22(3): 600-610. >

瀚因优势

l丰富项目经验：瀚因生命团队具有丰富的单细胞项目经验，可提供标准流程单细胞转录组方案设计及生信分析。

l专业生信分析：瀚因生命团队拥有专业科研团队、具成熟的新算法及自动化Pipeline开发能力，强大的技术储备能够为客户提供涵盖“从分析到解读”的一站式数据分析服务，满足深度分析及个性化分析需求。

l科学方案设计：瀚因团队单细胞项目从方案设计到数据处理，符合领域内标准流程设计与分析，实现稳定的数据分析及成果交付。

l优质项目文章：瀚因团队已发表Cancer Cell、Genome Biology、BIB等多篇高水平文章，涵盖临床医疗、组学技术开发及生物信息算法开发等领域内全方向。

l专业服务体系：瀚因秉承”科学严谨、客观公正、诚信为本、服务至上”的发展理念，积极追求以技术为核心、品质为宗旨、信誉为己任的服务理念，为科研服务和产品研发提供专业的技术服务。

套餐定制

瀚因生命提供全方位的个性化定制分析服务，客户可根据不同的需求，选择不同的方案。

单细胞转录组学生物信息分析

分析路线

标准分析

单细胞数据基本处理

质控分析

PCA主成分降维

细胞聚类

细胞注释

差异基因的表达

细胞差异基因功能富集分析

高级分析内容

基因调控网络状态分析

细胞分化轨迹分析

细胞特异转录因子鉴定

细胞互作分析

瀚因项目展示

中国科学技术大学、瀚因生命、中国科学技术大学附属第一医院（原徽省立医院）联合在Nature Communication上发表题为《Single-cell analysis of two severe COVID-19 patients reveals a monocyte-associated and tocilizumab-responding cytokine storm》的文章。在本项目中，以新冠外周血样本为数据来源，利用scRNA-seq证实了单核细胞（CD14+ Monocyte）作为新冠感染者免疫因子风暴的成因，阐述了IL-6抗体药物的治疗机理，并提供了潜在的免疫受配体药物靶点。

1. 利用主细胞聚类注释绘制新冠外周血免疫细胞图谱

2. ：利用细胞亚群聚类注释，组间对比及通路分析，发现CD14+ Mono 9细胞群是引起新冠炎症风暴的主要成因。

3. 利用SCENIC分析算法找到单核细胞中可能参与促进炎症风暴的调控因子-HIVEP2，NFIL3，ATF3。

4. 利用细胞通讯分析识别单核细胞和所有免疫细胞亚群之间分子相互作用的改变，寻找潜在治疗靶点，如IL6/IL6R等。

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