10X Genomics的技术原理

上篇文章我们聊了一下单细胞技术的发展，提到了Z后的集大成者：10X genomics和BD Rhapsody。目前已发表的文章中，近90%都采用了10X genomics平台，无不凸显出它牢固的盟主地位。

从名不见经传到独步武林，它仅用了6年，如今它的两大神功——GEMs和10X条形码，在单细胞江湖中已经无人不知了。

为方便理解，首先看看单细胞的实验流程。

所有的秘密都藏在单细胞捕获这一步，彼时微流控技术已经遍地开花，产生一个单细胞的液滴技术也已成熟，如MARS-seq和SCRB-seq，并且相比微孔板技术，优势也并不明显。10Xgenomics做了一个小创新——再加一个通道（beads），使得每个单细胞液滴外有一层油相包裹，形成油包水的微滴结构——“GEM”（Gel Bead-in-emulsion）。这个改进使细胞通量难题得到初步解决，在已捕获磁珠技术加持后，10X genomics技术很快就闻名天下。

通过控制三通道流速，可获得成千上万个“GEMs”的乳液微滴，每个GEM都含有：beads+单细胞+油相。单细胞高通量技术的另一个秘密武器就藏在这个beads中。

beads上的寡核苷酸条形码标签序列，由10X Barcode序列和UMI等序列构成，也正是因为这个标签序列的多变设计，使10X genomics打破很多技术壁垒，在多方面都有应用，如scATAC-seq，单细胞免疫分析及单细胞多组学。再加上自动化设备，使得实验操作难度大大下降，实验效率也提升不少。

对比另一个武林世家——BD Rhapsody，它采用的是微孔板+beads技术，这也是神一样的单细胞技术，或许是神功太多而不屑在单细胞江湖争夺排名，或许是实验操作难度，它发文占比虽不到10%，但提起单细胞技术，谁也无法忽视它 。

微孔板有20万个微孔，每个微孔小到只能容纳一个beads（beads上的条形码标签序列与10X的标签相似）；细胞沉降到微孔后，再加beads及反应试剂，然后进行裂解和cDNA反应。

整体流程与10X genomics相近，主要区别是单细胞捕获技术。

下面做一个对比，或许能明白BD的武功完全不输10X genomics：

那么武功并不占优的10X genomics，它闻名于江湖还依靠了哪些技能呢？——软硬一体化。它实验一结束，我们立即能获得这样一张表：

如此简单的一张表，使得我们的在数据分析处理前，就能对实验做一个判断，同时质检难度大大下降。再结合其他软件进行分析计算，单细胞所有结果很快就能得到呈现。

另外，在10X Genomics官网上，能查到相当多的信息，如各类型组织样品的Z小细胞量，基因检测数量等等，对于初入门的研究者，都是宝贵信息。

这篇文章主要介绍了10X Genomics的技术原理及它与BD的比较，下一篇文章将结合文献聊聊单细胞数据分析，感兴趣的朋友请关注！