Q2:?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序能做哪些層面的檢測(cè)?
A2:?jiǎn)渭?xì)胞研究現(xiàn)在最多的是轉(zhuǎn)錄組研究,稱為scRNA-seq的方法進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。當(dāng)然,雖然已發(fā)表的研究很多,但可實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)還有染色質(zhì)可接近性檢測(cè)(chromatin accessibility,ATAC-seq),CNV檢測(cè),免疫組庫(kù)測(cè)序,表面蛋白檢測(cè)。
Integrative single-cell analysis.Nat Rev Genet. 2019 Jan 29.
Q3:高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的樣本有什么要求?
A3:要想成功做成單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,第一個(gè)要求是細(xì)胞要是活的,現(xiàn)有商用平臺(tái)對(duì)細(xì)胞活率要求較高,最好能達(dá)到90%,原代細(xì)胞不能低于70%。另外,高通量檢測(cè)需要原始提供的細(xì)胞數(shù)量足夠,如果一次實(shí)驗(yàn)最終檢測(cè)到成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)胞,需提供高質(zhì)量細(xì)胞量達(dá)到10的5次方以上。同時(shí),細(xì)胞形態(tài)大小也有要求,一般細(xì)胞直徑在幾十微米以內(nèi),最好40以下。植物細(xì)胞需要去除細(xì)胞壁,制備原生質(zhì)體。
Q4: 不滿足上述細(xì)胞樣本要求,還能做scRNA-seq嗎?
A4: 可以。由于實(shí)驗(yàn)樣本特殊性,不是所有的細(xì)胞都能滿足現(xiàn)有測(cè)序要求,比如神經(jīng)細(xì)胞等。這種情況下,進(jìn)行細(xì)胞核提取,進(jìn)行核轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)是備選方案。當(dāng)然,細(xì)胞核的轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)不能反應(yīng)所有的細(xì)胞信息,但是現(xiàn)有的研究已證明核RNA也能反應(yīng)細(xì)胞特征。
Science. 2019 May 17;364(6441):685-689.
Q5: 怎么定義數(shù)據(jù)分析得到的細(xì)胞類群?
A5: 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析后會(huì)對(duì)細(xì)胞類型進(jìn)行區(qū)分,并且能得到每個(gè)類型的marker基因。但是,這個(gè)結(jié)果是不能將類群定義為現(xiàn)有認(rèn)知的已知類型。因此,需要對(duì)已知類群marker基因和數(shù)據(jù)分類得到的markers進(jìn)行匹配。如果匹配到某個(gè)類群里有已知的marker,就能對(duì)這些類群進(jìn)行已知類型標(biāo)記。
Q6: 不知道研究的組織有哪些marker,怎么辦?
A6: 雖然研究者對(duì)自身研究領(lǐng)域的marker有所了解是天經(jīng)地義的事情,但是對(duì)于剛?cè)腴T的小師弟小師妹來(lái)說(shuō)可能難度有點(diǎn)大。幸運(yùn)的是,現(xiàn)有的一些數(shù)據(jù)庫(kù)可以給我們提供信息:
1.CellMarker(http://bio-bigdata.hrbmu.edu.cn/CellMarker/),提供人的158個(gè)組織器官和小鼠81個(gè)器官的marker信息。數(shù)據(jù)信息收集來(lái)自100,000篇文獻(xiàn)報(bào)道。絕對(duì)是Marker界的數(shù)據(jù)庫(kù)Number 1;
2.CancerSEA(http://biocc.hrbmu.edu.cn/Can-cerSEA/),收錄25種腫瘤類型的4萬(wàn)多個(gè)單細(xì)胞數(shù)據(jù)。研究腫瘤的,不得不看的數(shù)據(jù)庫(kù)。
Q7: 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)可以做哪些后期數(shù)據(jù)挖掘?
A7: 除了細(xì)胞定義之外,單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)后續(xù)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測(cè),擬時(shí)序分析,細(xì)胞-細(xì)胞互作預(yù)測(cè),細(xì)胞功能富集等數(shù)據(jù)挖掘。目的只有一個(gè),通過(guò)每一個(gè)細(xì)胞中的基因表達(dá),去推測(cè)細(xì)胞特定的生物學(xué)功能。
Q8: 擬時(shí)序分析可解決什么問(wèn)題?
A8: 擬時(shí)間序列分析(Pseudotime分析)的字面意思是通過(guò)構(gòu)建細(xì)胞間的變化軌跡來(lái)重塑細(xì)胞隨著時(shí)間的變化過(guò)程。推斷單細(xì)胞軌跡是一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)問(wèn)題。第一步是選擇機(jī)器學(xué)習(xí)方法輸入的基因。這叫做特征選擇,它對(duì)軌跡的形狀有很大的影響。算法通過(guò)檢查這些基因在細(xì)胞群中的表達(dá)模式來(lái)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行排序。尋找以“有趣”(即不只是嘈雜)方式變化的基因,并利用這些基因來(lái)構(gòu)造數(shù)據(jù)。這些基因?qū)a(chǎn)生一個(gè)健壯、準(zhǔn)確和具有生物學(xué)意義的軌跡。因此,擬時(shí)序分析后的數(shù)據(jù)可以反應(yīng)細(xì)胞的變化過(guò)程,對(duì)于細(xì)胞發(fā)育過(guò)程,腫瘤演化等的理解非常有用。
Nat Methods. 2016 Oct;13(10):845-8.
Q9: 現(xiàn)有的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序有哪些可選平臺(tái)?
A9: 現(xiàn)有市場(chǎng)上運(yùn)用最廣,認(rèn)可度最高的是10X Genomics的Chromium System,BD公司的Rhapsody Single-Cell Analysis System也是不錯(cuò)的平臺(tái)。這兩個(gè)系統(tǒng)分別使用微滴微流控系統(tǒng)和微孔微流控系統(tǒng)。
Q10: 多個(gè)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,貴嗎?
A10: 這個(gè)問(wèn)題相信是大家最關(guān)心的。怎么說(shuō)呢,scRNA-seq說(shuō)貴也貴,說(shuō)不貴也不貴。單個(gè)樣本,現(xiàn)在的市場(chǎng)價(jià)在5位數(shù)的級(jí)別,但是平均到每個(gè)細(xì)胞,大概在10塊錢。所以,從某種意義上來(lái)說(shuō),單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,還是性價(jià)比很高的。只選對(duì)的,不選貴的,當(dāng)一切以解決科學(xué)問(wèn)題為目的,錢只是實(shí)現(xiàn)目的的工具而已。