2016年，10x Genomics公司推出ChromiumTM系統(tǒng)，這是一套分子條形碼和分析系統(tǒng)，由儀器、試劑盒和信息學軟件組成，能全面對接Illumina測序儀。
作為單細胞測序單細胞轉錄組測序領域的黑馬，10x Genomics這款基于微流控技術的單細胞系統(tǒng)，可同時獲得1000-10000個細胞的表達信息，實現(xiàn)對細胞群體的劃分與細胞群體間基因表達差異的檢測，是腫瘤細胞異質性、免疫細胞群體檢測以及胚胎發(fā)育研究的黃金方法。
-應用方向-
10x Genomics單細胞應用廣泛，可應用的細胞類型有：生殖細胞、胚胎細胞、神經(jīng)細胞、免疫細胞、腫瘤細胞、干細胞、其他原代細胞。
主要的應用方向有：
(1)人類細胞圖譜構建
可以對人體各種細胞進行測序，獲得人體單細胞轉錄組測序圖譜，并基于基因表達將細胞分類，定義新的細胞，繪制所有細胞及其分子的空間組織方式，探索人體各個器官細胞復雜的基因網(wǎng)絡在單個細胞中的運作機制，并了解各個細胞中這些網(wǎng)絡的差異，以及各種細胞群體最終如何協(xié)同工作。
(2)腫瘤異質性研究
進行腫瘤細胞異質性研究、腫瘤細胞分群以及新類型單細胞轉錄組測序細胞的發(fā)現(xiàn)，尋找新的致病途徑和機制。
(3)干細胞發(fā)育以及分化
對同種干細胞全面剖析細胞異質性，鑒定不同表型的細胞，尋找不同類型干細胞的特異性標記(marker)，解析干細胞發(fā)育和分化的分子機理。
(4)免疫方向研究
分析免疫細胞遺傳物質的多樣性以及病原體導致免疫細胞的高度異質性，從而理解機體復雜的免疫機制;并且可以鑒定稀有的免疫細胞類型，發(fā)現(xiàn)新的marker基因，便于更深層次地挖掘免疫細胞以及研究免疫反應的分子機理。
(5)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育研究
研究不同的神經(jīng)元細胞的異質性以及神經(jīng)元細胞的細胞分群情況，進一步神經(jīng)元細胞是如何從神經(jīng)干細胞分化產生分子調控機制，將會有助于我們了解疾病發(fā)生、發(fā)展的機制單細胞轉錄組測序。
(6)腦發(fā)育研究
可以獲得人腦細胞基因表達的圖譜，解析人腦細胞的異質性，獲得人腦細胞的復雜的細胞類群，可以幫助我們更好地理解人腦正常功能及異常單細胞轉錄組測序。
(7)胚胎細胞發(fā)育研究
可以細胞不同亞型的特征進行研究，構建細胞譜系，預測分化方向單細胞轉錄組測序。
(8)疾病分型
用于發(fā)現(xiàn)發(fā)生異常增殖的細胞類型，結合傳統(tǒng)病理學特征，輔助疾病分型單細胞轉錄組測序。
以下，列出目前所有應用10x Chromium平臺，已發(fā)表的案例文章。
-技術原理-
10x Genomics儀器小巧，但功能強大，具有通量高、靈活性強、流程簡單、技術性能高、單個細胞制備成本低等優(yōu)勢，其技術核心是油滴包裹的凝膠珠(GEM)，該系統(tǒng)有75萬種barcoded beads，每個bead上有40-80萬探針。
技術要點
> 8通道的微流體“雙十字”交叉系統(tǒng)
> 含Barcoded RT Primers的Gel Beads、細胞和酶的混合物、油
> 三者結合形成GEMs，即包裹Gel Beads、細胞和酶的混合物的油滴
> GEMs被收集(單細胞捕獲率≈65%)
技術流程
GEM形成后，細胞裂解，凝膠珠自動溶解釋放大量barcode序列，隨后mRNA逆轉錄產生帶有Barcode和UMI信息的cDNA。
油滴破碎，cDNA為模板進行PCR擴增，然后進行cDNA打斷、加測序接頭P5及測序引物R1等傳統(tǒng)二代測序的建庫過程單細胞轉錄組測序。
測序后，得到每個單細胞轉錄組測序表達譜，Barcode標記細胞，UMI標記基因并記錄表達量。
-數(shù)據(jù)分析-
Cell RangerTM分析流程，是10x Genomics針對ChromiumTM單細胞轉錄組測序開發(fā)的完整分析流程，結合轉錄比對數(shù)據(jù)和標示細胞的barcode信息，該流程能進行細胞聚類、差異基因篩選、差異基因功能分析。
10x Genomics作為單細胞領域的后起之秀，巧妙使用了Barcoding(條形碼)和Microfluidics(微流體)技術，在單細胞分離、擴增原理上具有明顯的優(yōu)勢。當然，10x Genomics ChromiumTM系統(tǒng)也在不斷升級，最新推出的單細胞V(D)J測序，能全面、有效的分析100-100,000個人類T細胞的全長配對V(D)J轉錄本。我們相信，在單細胞測序技術幫助下，我們能更深入的理解基因組學、轉錄組學、表觀遺傳學單細胞轉錄組測序。
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