单细胞多组学解决方案

单细胞技术的进步让我们能够越来越详细地捕获细胞活动的分子快照。10x Genomics 为您带来的多组学解决方案，便于您在多个维度上对单个细胞进行分析，包括基因表达、V（D）J 序列多态性、细胞表面蛋白/抗原特异性和染色质可接近性。多组学技术将转录组学、免疫组学、表观基因组学和蛋白质组学结合起来，以所需的分辨率和大规模的形式为我们呈现了一幅更完整、更生动的复杂生物学图像。 
 

Chromium 系统可在十几分钟之内将样本封装到数百至数万个微反应体系，每个微反应体系中含有可唯一识别的编码DNA用于后续数 据拆分及分析。
每个凝胶珠(Gel Bead)，注入数百万独特的寡核苷酸序列，与样品混合，样品可以是单个细胞，使用特征编码技术(Feature Barcoding Technology)标记的细胞，用转座酶处理的细胞核。接下来凝胶珠和样品被油-表面活性剂溶液包裹，形成GEMs，其作 为单独的反应囊泡，随后凝胶珠溶解并且样品被编码DNA所标记。然后将每个液滴中含有10x barcode信息的产物混合，构建标准测 序文库。待测序后，根据10x barcode序列进行单细胞，单细胞核数据拆分，并利用10x Genomics提供的可特异性解析10x barcode 的分析软件进行数据分析及可视化展示。

10x Genomics单细胞多组学服务内容
 

• 单细胞3'转录组检测
• 单细胞5'转录组检测
• 单细胞表面蛋白多样性检测
• 单细胞表面抗原特异性检测
• 单细胞TCR/BCR V（D）J多样性检测
• 单细胞CRISPR Screening
• 单细胞ATAC检测

 

本文使用10x及Smart-seq2两种技术对从结直肠癌患者中收集的免疫和非免疫细胞进行单细胞转录组测序，从中鉴定出包括T细胞、B细胞、先天性淋巴细胞（Innate lymphoid cell, ILC）、髓系细胞、上皮细胞、成纤维细胞等主要细胞类群及下属的40个CD45+的免疫细胞类群和12个CD45-的非免疫细胞类群。在单细胞水平对结直肠癌患者的肿瘤微环境，特别是浸润髓系细胞类群首次进行了系统性的刻画，分析了TAM和DC细胞的类群特征、谱系发育及其与T细胞和其他细胞间相互作用关系。基于以上结果，研究团队分别对接受anti-CSF1R抑制剂和anti-CD40激动剂的小鼠模型进行单细胞测序，揭示了这两种靶向髓系细胞的免疫治疗策略潜在的作用机理。

 

本文应用单细胞转录组测序（scRNA-seq）技术和单细胞T细胞受体测序（scTCR-seq）技术，对9例COVID-19患者（包括6例重症/危重患者和3例普通型患者）和4例健康人的支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞进行了整合分析。研究通过绘制支气管肺泡免疫微环境图谱，发现重症COVID-9患者BALF中富含促炎性单核细胞源性巨噬细胞；而普通型患者中却以定植CD8+ T细胞高度克隆性扩增为特征。该研究是国际上首次在单细胞层面对新冠肺炎组织原位（支气管肺泡灌洗液）进行深度分析研究，这可以为提示COVID-19重症化发病机制以及可能的保护机制提供科学依据。

本文采用了10x Genomics的Chromium单细胞ATAC（Assay for Transposase Accessible Chromatin）解决方案，分析了在PD-1阻断免疫疗法之前和之后采集的基底细胞癌患者的原发性肿瘤活检样本，并从超过30,000个细胞中得到了高质量的单细胞ATAC-seq分析图谱。本研究描述了单细胞水平的表观遗传调控，以表征人类免疫细胞的发育和肿瘤浸润淋巴细胞的调节。研究结果阐明了单细胞ATAC-seq如何能够在健康和患病组织中发现细胞类型和DNA调控因子。

 

对于人类疾病成因的确认，常常需要对异常DNA分子表型进行反卷积，对基因表达和蛋白表达丰度进行确认。本文作者提出了一个基于单细胞分析的工作流程，集成了高通量单细胞的蛋白定量，转录组分析和染色质可及性（chromatin accessibility）的分析。本文通过cellular indexing of transcriptomes and epitopes by sequencing（CITE-seq）+10x scRNA-seq+10x scATAC-seq技术，为健康血液的发育建立了正常表观遗传基础，然后在混合表型的急性白血（MPALs）病患者血液中将其用于反卷积异常分子的特征。尽管在患者队列中存在广泛的表观遗传异质性，但仍然可以在患者间观察到常见的恶性特征，以及个体患者表型间共有的具体调节特征。通过转录组和染色质可及性图谱的综合分析，确定了91,601个peak to gene的连锁。这些分析显示了那些健康造血特有的调控，MPALs特有的调控，以及两者共有的保守子集。同时也揭露了调节白血病特有的转录因子，例如RUNX1连锁的调控元件邻近标记基因CD69。