单细胞疑难样本“救世主”：单核转录组snRNA-seq横空出世

发布日期：2020-08-28 作者：程伟点击：

浅谈单核转录组

NO.1

单细胞发展历程

单细胞技术的发展为人类探索细胞与细胞之前的关联提供了可能。随着单细胞的发展，从最开始的单个单个的细胞单独建库测序，到开始实现几个细胞、几百个细胞，到现在一次性捕获几千个甚至上万个细胞，几年之间，这种跨越式的发展使得癌症、肿瘤等疾病的研究更透彻，应用单细胞之间的差异探索疾病或癌症治疗成为一种新兴手段。

单细胞技术发展史

NO.2

10×Genomics单细胞介绍

目前应用最广泛的单细胞技术要数10×Genomics单细胞平台了。10×Genomics 的10×Chromium是应用微流控系统，将单细胞制备成油包水结构，每个油包水结构中包含唯一的UMI。该平台单次分离能够获得500-10000个油包水单细胞。

NO.3

现有单细胞技术缺陷

目前在10×Genomics平台上应用的主要是新鲜培养的细胞、新鲜组织以及部分植物根，虽然有部分冻存的细胞和组织也能够进行10×Genomics单细胞平台实验，但是大部分冻存样本难以实现单细胞的有效解离，尤其是长期保存的组织，或者大脑细胞和脂肪细胞，在分离细胞时所用的酶和破坏力往往影响其他细胞区室的内容。另一方面，在组织或细胞解离过程中，虽然能得到较好的单细胞悬液，但是在解离过程中，可能会发生转录应激反应，导致得到与实际不符的结果。

要得到上10×Genomics单细胞平台之前较好的样本是阻拦研究人员脚步的原因。在这种时候，单核细胞研究应运而生。研究人员通过提取样本的细胞核来进行研究，大大减少了样本处理的难度，使得各种不同样本进行单细胞研究成为可能。

NO.4

单核转录组snRNA-seq介绍

单核转录组snRNA-seq在10×Genomics平台上的操作是一样的，也是分离得到的单细胞核与UMI一起形成油包水结构后进行裂解、建库测序。但是他们的差异在于单核转录组在上10×Genomics平台之前，需要消化细胞得到单细胞核的悬浮液，最后得到的转录组信息是核内的转录组，而不能得到胞质中的转录本信息。

目前，单核转录组snRNA-seq已被广泛的用于神经科学研究，随着鼠脑、猴脑以及人脑细胞转录图谱的不断完善，加速推进着人类攻克神经疾病的步伐。

NO.5

单核转录组snRNA-seq相关文献分享

19年JASN上发表的文章Advantages of Single-Nucleus over Single-Cell RNA Sequencing of Adult Kidney: Rare Cell Types and Novel Cell States Revealed in Fibrosis里使用单核转录组对小鼠纤维化肾脏细胞进行单核分离后，在不同的平台上进行单核转录组测序。结果发现snRNA-seq在成人肾脏中实现了与scRNA-seq相似的基因检测，而且它还有很多优势，包括减少解离偏差，与冷冻样本兼容，消除解离诱导的转录应激反应，以及成功用于炎症纤维化肾脏。

小鼠纤维化肾脏细胞用不同的方式进行单细胞建库，单细胞sCell和单核细胞sNuc进行对比分析，单核转录组能减少解离偏差。

2020年在Nature Biotechnology上也发表了一篇类似的对比单细胞转录组和单核转录组的文章：Systematic comparison of single-cell and single-nucleus RNA-sequencing methods。测试了三组样本：小鼠和人细胞混合物、人外周血单核细胞以及小鼠皮质核。结果发现scRNA-seq和snRNA-seq的结果一致性较好。