帶您走進(jìn)更加真實的微觀細(xì)胞世界
單細(xì)胞測序(single cell sequencing)是指在單個細(xì)胞水平上,揭示全基因組范圍內(nèi)的所有基因表達(dá)情況,包括鑒定組織細(xì)胞類型,反映不同樣本間的細(xì)胞異質(zhì)性和組織微環(huán)境,讓您真正了解一塊Bulk組織的每一個細(xì)胞的真實狀態(tài)和關(guān)聯(lián),呈現(xiàn)更加真實和全面的細(xì)胞世界。 2013年,單細(xì)胞測序技術(shù)被《Nature Methods》列為年度技術(shù),同年位居《Science》年度最值得關(guān)注的六大領(lǐng)域榜首;2015年再登Science轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)封面,2018年位居《Science》十大科學(xué)突破榜首。目前,單細(xì)胞測序技術(shù)在腫瘤、發(fā)育生物學(xué)、微生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、以及植物學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,已經(jīng)成為生命科學(xué)研究的焦點。
烈冰單細(xì)胞測序為了準(zhǔn)確快速地進(jìn)行單細(xì)胞測序研究,基于前沿的研究文獻(xiàn)進(jìn)行多重優(yōu)化,真正做到準(zhǔn)確可靠全面的單細(xì)胞測序解析
組織、血液、培養(yǎng)的細(xì)胞系、制備好的單細(xì)胞懸液
注:若客戶樣本為組織,且尚未成功將組織樣本消化成單細(xì)胞懸液,烈冰將盡可能提供技術(shù)及實驗上的幫助,但因不同類型樣本的特異性,無法保證實驗方法適用于所有類型組織。
細(xì)胞活性大于70%,濃度為500-2000細(xì)胞/μl,
體積不小于200μl,細(xì)胞培養(yǎng)基及緩沖液不能含Ca2+和Mg2+,細(xì)胞體積小于40μm。
采用Fastp軟件對下機(jī)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控,對質(zhì)控后測序數(shù)據(jù)中的cell barcode信息及其對應(yīng)的counts數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計,判斷測序樣本中實際檢測到的細(xì)胞數(shù)量,獲得樣本的測序細(xì)胞數(shù),并根據(jù)最終確認(rèn)的cell barcode信息提取對應(yīng)的reads。
注:橫坐標(biāo)為細(xì)胞數(shù)量,縱坐標(biāo)為每個細(xì)胞對應(yīng)的平均counts數(shù),根據(jù)曲線的斜率判斷實際檢測的細(xì)胞數(shù)量
以cell barcode對應(yīng)的reads為研究對象,采用STAR算法將測序數(shù)據(jù)比對到物種對應(yīng)的基因組上,獲得基因組比對的bam文件。再以bam文件以及基因組注釋文件為研究對象,將比對到同一基因上的UMI進(jìn)行合并,并去除其中重復(fù)的UMI序列,得到每個基因的UMI數(shù)量,統(tǒng)計每個細(xì)胞中檢測到的基因數(shù)以及轉(zhuǎn)錄本數(shù)量,并得到表達(dá)量矩陣表。
注:左圖為細(xì)胞中總共檢測到的基因數(shù)量,右圖為去除重復(fù)UMI后統(tǒng)計的基因數(shù)量
利用基因組比對結(jié)果以及表達(dá)量結(jié)果對測序檢測到的細(xì)胞進(jìn)行過濾,去除細(xì)胞中基因檢測數(shù)少、線粒體基因占比大的細(xì)胞,統(tǒng)計過濾后的細(xì)胞數(shù)量并得到對應(yīng)的表達(dá)量矩陣表。采用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法(CPM/RLE/UQ/TMM/scran/Downsampling等),對不同樣本中細(xì)胞基因表達(dá)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,得到標(biāo)準(zhǔn)化后的表達(dá)量矩陣表。
注:橫坐標(biāo)表示每個細(xì)胞中UMI的數(shù)量,縱坐標(biāo)表示線粒體基因的占比情況
基于每個細(xì)胞中的基因表達(dá)量數(shù)據(jù),采用聚類算法對細(xì)胞進(jìn)行亞群分析,同時采用t-SNE分析對細(xì)胞的分群結(jié)果進(jìn)行可視化展示。同時,還可以對不同樣本中各細(xì)胞亞群的占比情況進(jìn)行統(tǒng)計分析。
Chen, et al.Nature?Cell?Biology, ?2021 Jan;23(1):87-98.
注:左圖為前列腺腫瘤組織細(xì)胞亞群鑒定t-SNE圖展示;右圖細(xì)胞亞群分群情況
鑒定不同細(xì)胞亞群中的Marker基因,并對Marker基因的表達(dá)分布進(jìn)行可視化展示。
Zhang et al., Glia. 2021 Mar;69(3):765-778.
注:?marker基因的Feature Plot圖和Violin圖
針對所有或者特定細(xì)胞亞群,進(jìn)行細(xì)胞亞群間差異表達(dá)基因篩選,獲得細(xì)胞亞群間差異表達(dá)基因。
Zhang, et al. Glia.?2021 Mar;69(3):765-778.
注:該圖為不同細(xì)胞亞群間差異基因聚類分析Heatmap圖
分別采用NCBI/UNIPROT/SWISSPROT/AMIGO等GO數(shù)據(jù)庫,以及KEGG數(shù)據(jù)庫,對Marker基因/差異基因進(jìn)行功能分析和信號通路分析,從而得到這些基因群體所顯著性富集的GO條目和Pathway條目。
Zhang C, et al. J Immunother Cancer 2021;9:e002312.
注:該圖為不同cluster之間差異基因顯著富集的GO/Pathway條目
基于已知的轉(zhuǎn)錄因子靶點數(shù)據(jù)庫,以及轉(zhuǎn)錄因子和靶基因的表達(dá)矩陣,采用SCENIC算法,對于轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計算,得到在每一個細(xì)胞中表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控基因以及調(diào)控強(qiáng)度。
Chen, et al. Nature Communication 2020;?11:5077
注:該圖為不同cluster之間轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控強(qiáng)度heatmap圖
基因集表達(dá)激活度定量分析,采用方差膨脹因子(VIF)診斷共線性的方法對于諸如KEGG基因集、GSEA基因集、甚至研究者自己搜集的基因集在Cluster中的富集度進(jìn)行分析,比較不同Cluster所富集的基因集的差異。
Chen, et al.Nature?Cell?Biology, ?2021 Jan;23(1):87-98.
注:該圖為不同cluster之間信號同理調(diào)控強(qiáng)度熱圖
以細(xì)胞的表達(dá)量數(shù)據(jù)為研究對象,采用TSCAN/monocle/SLICER/Ouija等算法,在虛擬時間軸上對細(xì)胞的變化模式進(jìn)行分析,模擬重建細(xì)胞的動態(tài)變化過程,獲得細(xì)胞間的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系,以及不同狀態(tài)細(xì)胞間差異基因的表達(dá)情況。
Chen, et al.Nature?Cell?Biology, ?2021 Jan;23(1):87-98.
注:細(xì)胞間狀態(tài)轉(zhuǎn)換的pesudotime軌跡圖(左)、軌跡中細(xì)胞占比餅圖(左下) 和?Heatmap圖(右)
以細(xì)胞亞群的基因表達(dá)量數(shù)據(jù)為研究對象,獲得細(xì)胞中的配體及受體基因的表達(dá)信息,采用Cellphone DB算法以及數(shù)據(jù)庫,得到細(xì)胞亞群間的信號通訊關(guān)系,并計算獲得關(guān)系的顯著性和強(qiáng)度。
Chen, et al. Nature Communication 2020;?11:5077
注:左圖:橫坐標(biāo)表示細(xì)胞類型,縱坐標(biāo)表示細(xì)胞間通訊配受體關(guān)系,圓圈大小表示顯著性差異水平,圓圈顏色越紅表示細(xì)胞間通訊關(guān)系越強(qiáng)
以TCGA臨床信息以及篩選到的關(guān)鍵基因為研究對象,結(jié)合TCGA臨床數(shù)據(jù),進(jìn)行預(yù)后分析,獲得該基因/基因集與臨床預(yù)后之間的關(guān)系。
Zhang C, et al. J Immunother Cancer 2021;9:e002312.
注:橫坐標(biāo)表示生存期,縱坐標(biāo)表示占比,不同顏色曲線代表不同分組