拓宽了单细胞测序技术的应用范围

随着细胞测序成本的下降,生物材料本身可能成为阻止我们对人体内每种细胞类型进行测序的障碍。最近发表于基因组生物学一个新的研究我们希望利用超低温保存技术来解决长期保存样品的潜在瓶颈问题。在这里,该研究的主要作者Holger Heyn博士告诉我们更多。

地球上所有的生命都是从一个细胞开始的。在有机体的发育过程中,细胞分裂并分化形成复杂的组织。然而,存在多少不同的单元类型是一个积极讨论的问题,它缩小到关于更动态的单元状态的单元类型的定义。最近,分析单个细胞的能力使用单细胞测序方法彻底改变了我们处理组织复杂性的方式。

将实验与先验知识分离,我们将项目设计从假设转换为数据驱动的实验,允许对感兴趣的组织进行基本无偏的表征。在这方面,单细胞研究大大有助于我们理解大脑胰腺在不久的将来,它可能会进一步加深我们对人体生物学的认识。

虽然测序成本在不断降低,但似乎没有上限的细胞的数量,分析。因此,最近发表的数据集包括来自130万个脑细胞或者50倍"鸟枪式蜂窝覆盖“所有形成线虫的细胞秀丽隐杆线虫. 当测序成本很低时,是什么造成了未来的瓶颈,并可能阻止我们对构成人体的每种细胞类型进行测序?

虽然人类细胞有足够的数量;单细胞程序要求高质量,这常常阻碍直接的研究设计。

假设测序库的制备成本下降的速度与测序本身相同,并且计算资源能够处理如此数量的数据,那么生物材料本身将挑战一个全面的高通量生产流水线人体细胞图谱. 尽管人类细胞数量充足;单细胞程序所需的高质量常常阻碍直接的研究设计。

虽然RNA分子的高度完整性足以进行批量转录组测序,但单细胞RNA分析需要完整的细胞进行有效的细胞分离和生成复杂的测序文库。对核RNA的分析部分地回避了这个问题,然而,减少起始物质会导致每个细胞的信息更加稀疏,核RNA是否足以反褶积密切相关的细胞类型尚不清楚。

在我们最近的工作发表在基因组生物学我们通过评估在不损害细胞结构和RNA分子完整性的情况下长期储存样本的可能性,解决了样本供应的潜在瓶颈。我们能够从冷冻保存的细胞和组织(包括血液、结肠和肿瘤样本)中分离出完整的单个细胞,并表明基因表达谱不受保存方法的影响。

我们能够从低温保存的细胞和组织中分离出完整的单细胞,并表明基因表达谱不受保存方法的影响。

我们使用全长(Smart-seq2)和数字3 '端计数方法(MARS-Seq)对样品进行了测试,没有发现由于冷冻过程和在80°C或液氮中存储而引入的系统偏差。这为单细胞研究开辟了新的途径,因为冷冻保存可以解开后续细胞分离和测序过程中采样的时间和地点。

我们希望该方法能够影响两个主要领域,这些领域可以从样品保护中获得巨大的利益。首先,在没有专业设备或设施的工作时间以外的机构,在临床环境下进行取样。例如,临床样本现在可以被存档,患者队列可以被前瞻性地收集用于大规模的单细胞基因组学研究。此外,材料可以在患者治疗过程中进行采样,以便分析动态变化。其次,时间过程实验的样品可以一次性处理,大大减少了技术干扰(批处理的影响),这可能是假阳性结果的来源。此外,可以存储样本并将其用作故障备份或技术复制。

我们预测,低温保存将极大地影响未来单细胞研究的设计。重要的是,它被证明与不同的RNA测序策略兼容,允许在大型设施和专业研究实验室的标准操作程序中直接实施。因此,我们期待单细胞研究的范式转变,扩大其范围,同时增加结果的稳健性。

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