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10X Genomics的技术原理

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10X Genomics的技术原理

发布日期:2021-06-01 作者:小爱 点击:

上篇文章我们聊了一下单细胞技术的发展,提到了最后的集大成者: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——GEMs10X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。

image.png

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。

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微滴.png

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。image.png

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。

image.png


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 。

image.png

QQ图片2.png

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:

平台

10X genomics

BD Rhapsody

细胞活性要求

≥80%

≥60%

细胞通量

10,000

20,000

细胞浓度

700-1200个/ul

100-300个/ul

细胞捕获效率

60%

50%

多细胞捕获率

7.6%

2.4


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:

image.png

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最小细胞量,基因检测数量等等,对于初入门的研究者,都是宝贵信息。

image.png

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


本文网址:http://www.igenebook.com/news/591.html

关键词:单细胞技术

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