scRNA-seq|为什么要选择单细胞核RNA测序而非单细胞RNA测序？

为什么要选择单细胞核RNA测序而非单细胞RNA测序

——单细胞核RNA测序的优势！

单细胞RNA测序技术的高通量和敏感性使其非常适合于全面绘制细胞状态的变化。但是在肾脏和其他固体组织中（尤其是对于高上皮含量的组织，以及以细胞外基质为特征的固体组织），单细胞RNA测序研究的一个大的挑战是如何获得高质量的单细胞悬浮液，高质量的单细胞悬浮液应该包含罕见或难以解离的细胞类型，细胞的mRNA不降解，基因的表达不受解离反应的影响。但是现实实验得到的结果确不是这样的，相信做过单细胞测序的科研人员都会遇到以下这样的问题：

1. 单细胞RNA测序不能准确地捕获组织中所有细胞类型（比如肾脏，脑），因为单细胞解离本身可能损害敏感细胞。

2. 目前用于单细胞解离的酶和机械方法会引入了因裂解压力诱导的转录产物。

3. 活性蛋白酶倾向于选择易解离的细胞类型。不易解离的细胞可能会被丢失。

4. 目前的方法与冷冻样本材料不兼容（冷冻样本不能用于单细胞测序），但是有的时候，临床所取的样本需要等待病理诊断后才能去做单细胞测序（比如肾脏活检样本），因此为了保证样本的RNA稳定性，需要进行冻存。

基于以上4点局限性，2019年，来自华盛顿大学医学院的Benjamin D. Humphreys团队通过比较分析了肾脏组织的单细胞RNA测序(scRNA-seq)和肾脏组织的单细胞核RNA测序(snRNA-seq)，在肾脏细胞类群鉴定中的区别，该研究成果发表在肾脏病学顶尖国际期刊J Am Soc Nephrol上（Advantages of Single-Nucleus over Single-Cell RNA Sequencing of Adult Kidney: Rare Cell Types and Novel Cell States Revealed in Fibrosis）。

研究人员将使用DropSeq平台的 (scRNA-seq与使用snuco -DropSeq、DroNc-seq和10X genomics三个平台的snRNA-seq结果进行了比较。并验证了snRNA-seq对小鼠单侧输尿管梗阻(UUO)术后14天肾脏纤维化的作用。

scRNA-seq测序结果显示，肾脏组织中共获得了10个细胞类群，但肾小球细胞类型缺失，此外，其中一个细胞类群主要由人为解离诱导的应激反应基因组成。相比之下， snRNA-seq捕获了多种在scRNA-seq数据集中不存在的肾脏细胞类型，包括肾小球足细胞、系膜细胞和内皮细胞。同时也未检测到应激反应基因。与已发表的scRNA-seq数据集(分别为2.4%和0.12%)相比， snRNA-seq方法产生了20倍以上的足细胞。令人意外的是，scRNA-seq平台和snRNA-seq平台的基因检测灵敏度相当。为了验证这一结论，对冷冻的第14天UUO肾脏的分析显示了罕见的肾小球旁细胞、新激活的近端小管和成纤维细胞状态，以及以前未识别的小管间质信号通路。

图：snRNA-seq相对于scRNA-seq技术具有较低的解离偏差。(A) tSNE显示了13个细胞类群。(B)不同类群的标记基因表达。(C) tSNE显示每个平台的数据对所有集群的贡献。(D)每个平台贡献的细胞百分比显示，与snRNA-seq相比，scRNA-seq技术对足细胞、内皮细胞和夹层细胞的检出率非常低 (E) snRNA-seq（2.4%）检测出的足细胞是scRNA-seq（0.12%）的20倍。

综上所述，与scRNAseq相比，snRNA-seq提供了更少的细胞解离偏倚和等效的基因检测。尽管snRNA-seq在不同基因中所占比例(7%)低于scRNA-seq，但其中许多是线粒体或人为应激反应基因，细胞鉴定没有受到损害。

此外，我们也整理了近年来针对于脑组织的单细胞测序的文章，发现针对于脑组织的单细胞测序，通常选择的是snRNA-seq而非scRNA-seq，例如：

由此可见，snRNA-seq相比于scRNA-seq在高上皮含量的组织,以及以细胞外基质为特征的固体组织的单细胞RNA测序方面，可以有效地将组织还原为单细胞核分离物，并获得高度精确的细胞类型表达谱。

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