单细胞转录组测序的应用方向

用于分析不同器官、组织或疾病状态下基因差异表达的常用工具是高通量测序和芯片，这些技术需要的样本量一般是几百到几百万个细胞，因此产生的数据是每个细胞类群/组织类型的平均表达。在生殖、发育生物学、肿瘤、神经科学、免疫、传染病、心血管疾病等复杂生物学过程中常常涉及到多种类型细胞并与不同细胞命运、状态和功能息息相关，因此在这些动态细胞过程中，常规的Bulk方式（RNA-seq、芯片）只能提供有限的信息，单个细胞信息会丢失掉。

现在，单细胞转录组学技术，允许在单细胞水平直接分析基因表达，并在单细胞水平分析细胞内群体异质性、定义细胞类型、细胞状态和细胞的动态转变，而且除了识别新的细胞亚型和稀有细胞群外，单细胞测序技术还能更好地理解转录动力学和基因调控关系。因此，单细胞测序技术在不同科研领域具有广阔应用潜力。

单细胞转录组测序主要应用方向

1.大规模细胞图谱构建

特定组织裂解后通过单细胞测序获得单细胞转录组图谱，并基于每个细胞基因表达谱数据进行细胞类型聚类，分析研究复杂器官中不同细胞亚型的功能，了解细胞间的差异以及各种细胞群体间的协作关系。

2.细胞亚群细化&稀有细胞类型鉴定

在单细胞类型聚类基础上，依照已知细胞类型标志基因表达情况和新基因表达情况，进一步细分细胞类型并发现新的细胞亚群，分析各个小亚群细胞差异，小亚群细胞和稀有细胞类型在生物学过程参与的功能。

3.肿瘤方向研究

• 肿瘤细胞异质性

• 肿瘤微环境

• 肿瘤耐药性

• 肿瘤干细胞分化

4.干细胞发育及分化研究

通过单细胞测序全面解析干细胞异质性，鉴定干细胞分化不同阶段的不同类型分化过程细胞，鉴定不同亚型干细胞Marker基因，绘制干细胞发育和分化轨迹，解析干细胞发育和分化的分子机理。

5.免疫方向研究

• 构建免疫图谱

构建血液或肿瘤微环境、特定组织器官或疾病状态下免疫细胞构成，分析免疫细胞异质性，解析机体复杂的免疫机制；发现新的免疫细胞Marker基因，鉴定稀有免疫细胞类型。

• 免疫细胞分化

鉴定不同疾病状态、诱导条件下免疫细胞基因表达变化，鉴定不同分化方向免疫细胞Marker基因，绘制免疫细胞细胞发育和分化轨迹

6.神经科学研究

研究神经元细胞分群情况以及不同神经元细胞类型的异质性，了解神经干细胞-神经元细胞分化过程的分子调控机制。

7.发育生物学

• 脑发育研究

可以获得复杂的脑细胞基因表达图谱，构建脑细胞群体，解析脑细胞的异质性以及不同亚群细胞的特定功能。

•  胚胎细胞发育研究

8.生物标志物/疾病分型

发现并鉴定异常增殖的细胞类型，结合传统病理学特征，辅助疾病分型

10X单细胞转录组测序流程

1.制备好的细胞悬液、10X barcode凝胶磁珠和油滴经由微流体“双十字”交叉系统形成GEM；

2.细胞裂解，凝胶珠溶解释放大量引物序列，带有polyA的RNA逆转录产生带有10X Barcode和UMI信息的cDNA；

3.油滴破碎，收集cDNA产物，进行cDNA扩增；

4.cDNA扩增完成后酶切片段化并筛选合适片段，通过末端修复、加A、接头连接Read2测序引物，PCR构建含有P5和P7接头的cDNA文库；

5. 质检合格文库上机测序。

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