單細胞(bao)RNA測序技(ji)術(shu)原理和方(fang)法

單(dan)細胞(bao)RNA測序（scRNA-seq）是(shi)壹(yi)種高分辨率的(de)技(ji)術(shu)，用(yong)於研究(jiu)細胞(bao)內個體(ti)基因(yin)的表(biao)達模式。它(ta)允許(xu)對(dui)單個細胞(bao)進行基(ji)因(yin)表達譜(pu)的(de)分析，揭(jie)示(shi)了細胞(bao)異(yi)質性、細胞(bao)類型(xing)和(he)基因(yin)調控(kong)網(wang)絡(luo)。

單細胞(bao)RNA測序技(ji)術(shu)原理：

單細胞(bao)RNA測序的(de)基(ji)本(ben)原理是(shi)將(jiang)每(mei)個(ge)單(dan)個(ge)細胞(bao)的RNA捕獲和(he)測序(xu)。它主(zhu)要包含(han)以(yi)下(xia)步(bu)驟：細胞(bao)分離、細胞(bao)裂(lie)解和(he)RNA捕(bu)獲、逆轉錄(lu)和(he)擴(kuo)增(zeng)、文庫(ku)制(zhi)備和(he)測(ce)序(xu)、數據(ju)分析。

1. 細胞(bao)分離：

單(dan)個(ge)細胞(bao)通常通(tong)過(guo)熒光活(huo)化(hua)細胞(bao)分選(xuan)（FACS）或(huo)微流控(kong)滴系統等方(fang)法進(jin)行(xing)分離和(he)排(pai)序。這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)可實(shi)現單(dan)個細胞(bao)在獨立的孔(kong)或微流控(kong)腔室中的分離。

2. 細胞(bao)裂(lie)解和(he)RNA捕(bu)獲：

分離的(de)單(dan)個細胞(bao)經過(guo)細胞(bao)裂(lie)解，以(yi)釋(shi)放(fang)RNA分子。對(dui)於捕獲和(he)條形(xing)碼化(hua)每(mei)個(ge)單(dan)個(ge)細胞(bao)的RNA分子，可以(yi)使(shi)用(yong)不(bu)同的方(fang)法(fa)，例如基(ji)於微流控(kong)平(ping)臺(tai)的(de)inDrops、Drop-seq或(huo)使(shi)用微孔(kong)。 

3. 逆轉錄(lu)和(he)擴(kuo)增(zeng)：

釋(shi)放(fang)的RNA分子通(tong)過(guo)逆轉錄(lu)反(fan)應(ying)轉化(hua)成(cheng)互補(bu)DNA（cDNA），逆轉錄(lu)過(guo)程(cheng)中使用包含(han)分子標(biao)識符(fu)（UMIs）的(de)寡聚dT引(yin)物。UMIs有助(zhu)於在後續步(bu)驟中區分和消(xiao)除潛(qian)在(zai)的(de)擴(kuo)增偏差。隨後，經過(guo)擴(kuo)增(zeng)來(lai)產生(sheng)足(zu)夠用於測序(xu)的(de)cDNA。

4. 文(wen)庫(ku)制(zhi)備和(he)測(ce)序(xu)：

擴(kuo)增(zeng)的cDNA被片段化，並(bing)且(qie)接入(ru)測序(xu)適配體(ti)。經過(guo)文(wen)庫(ku)制(zhi)備後，可以(yi)利(li)用(yong)高通量(liang)測序平(ping)臺(tai)（如(ru)Illumina測(ce)序(xu)儀）對(dui)文庫(ku)進(jin)行測(ce)序(xu)，以(yi)獲得(de)RNA序(xu)列信息。

5. 數據(ju)分析：

從(cong)測(ce)序設(she)備中獲取(qu)的數據(ju)需(xu)要經過(guo)壹(yi)系列計(ji)算分析。通(tong)常(chang)包括質量(liang)控制、比對、表達量(liang)定量(liang)和歸壹(yi)化(hua)等步(bu)驟。使(shi)用(yong)單細胞(bao)生物信息學(xue)工(gong)具(ju)對(dui)這(zhe)些(xie)數據(ju)進(jin)行分析，以(yi)識別(bie)和分析單(dan)個(ge)細胞(bao)的基因(yin)表達譜(pu)。

單(dan)細胞(bao)RNA測序方(fang)法(fa)：

單(dan)細胞(bao)RNA測序的(de)方(fang)法(fa)主(zhu)要分為三(san)類(lei)：分液(ye)法(fa)、微孔(kong)法和流式細胞(bao)排(pai)序結(jie)合(he)擴增(zeng)法(fa)。分液(ye)法(fa)使用微型(xing)通(tong)道將單(dan)個(ge)細胞(bao)隔離到(dao)獨立的小(xiao)液(ye)滴或(huo)腔室中，然後進(jin)行RNA測(ce)序。微孔(kong)法通過(guo)將(jiang)單(dan)個(ge)細胞(bao)分離到(dao)微小(xiao)孔洞中進行RNA捕獲和(he)測序(xu)。流式細胞(bao)排(pai)序結(jie)合(he)擴增(zeng)法(fa)則是(shi)利(li)用流式細胞(bao)分選(xuan)技(ji)術(shu)將(jiang)單(dan)個細胞(bao)分離到(dao)96孔板中，並(bing)進(jin)行(xing)擴(kuo)增和測序。

測(ce)序(xu)設(she)備及(ji)應(ying)用：

在(zai)單細胞(bao)RNA測序中，常用的設(she)備主(zhu)要包括熒光定量(liang)PCR儀、細胞(bao)分選(xuan)儀（如(ru)FACS）、微流控(kong)滴系統、PCR儀、基(ji)因(yin)測序(xu)儀和(he)計算機等。細胞(bao)分選(xuan)儀用(yong)於將單(dan)個(ge)細胞(bao)分離和(he)排(pai)序，微流控(kong)滴系統用於單細胞(bao)RNA分子的(de)捕(bu)獲，PCR儀用(yong)於逆轉錄(lu)和(he)擴(kuo)增(zeng)步(bu)驟，測(ce)序(xu)儀用(yong)於生成(cheng)RNA測(ce)序(xu)數據(ju)，（續）在細胞(bao)發育領(ling)域(yu)，單細胞(bao)RNA測序可以(yi)幫(bang)助(zhu)研(yan)究器(qi)官和(he)組(zu)織發育過(guo)程(cheng)中細胞(bao)的分化軌(gui)跡和(he)細胞(bao)命(ming)運決(jue)定。它可以(yi)鑒(jian)定並(bing)追蹤不(bu)同細胞(bao)類型(xing)的(de)轉錄(lu)組(zu)動(dong)態變(bian)化(hua)，揭(jie)示(shi)細胞(bao)分化和(he)多(duo)能(neng)性維持(chi)的機制。

在(zai)醫學(xue)研(yan)究(jiu)方(fang)面，單細胞(bao)RNA測序可以(yi)幫(bang)助(zhu)醫(yi)學鑒定相(xiang)關(guan)細胞(bao)亞(ya)群(qun)及(ji)發(fa)生(sheng)和(he)進展的關(guan)聯。例如，在腫瘤學(xue)中，單細胞(bao)RNA測序可以(yi)揭(jie)示(shi)腫瘤(liu)細胞(bao)的異(yi)質性和(he)逃逸(yi)機制，有助(zhu)於發現潛(qian)在(zai)的(de)靶(ba)點。

   在免疫(yi)學中，單細胞(bao)RNA測序可以(yi)幫(bang)助(zhu)鑒(jian)定和描(miao)述(shu)免疫(yi)細胞(bao)的次(ci)群(qun)，並(bing)解(jie)析(xi)不(bu)同免疫(yi)細胞(bao)在免疫(yi)應(ying)答(da)中的作用和(he)相(xiang)互作用(yong)。這有助(zhu)於我(wo)們更好(hao)地(di)理解免疫(yi)系統的調(tiao)控和(he)免疫(yi)機制。

   在(zai)神(shen)經科(ke)學中，單細胞(bao)RNA測序可以(yi)用(yong)於研究(jiu)神(shen)經系統中不(bu)同細胞(bao)類型(xing)的(de)功能(neng)特征(zheng)和轉錄(lu)組(zu)變(bian)化(hua)。這(zhe)有助(zhu)於我(wo)們理解神(shen)經系統發育(yu)和功能(neng)編碼的(de)分子機制，以(yi)及(ji)神(shen)經系統研究(jiu)。

單細胞(bao)RNA測序的(de)發(fa)展(zhan)離不(bu)開高通量(liang)測序技術的支持(chi)。目前，Illumina測(ce)序儀是(shi)常(chang)用的(de)測序儀之(zhi)壹(yi)，它(ta)具(ju)有高度靈(ling)敏性和準(zhun)確(que)性(xing)，適(shi)合(he)用於單細胞(bao)RNA測序。同時，搭(da)配上壹(yi)系列的(de)前處(chu)理和數據(ju)分析工(gong)具(ju)，如(ru)Seurat、Scanpy、Cell Ranger和(he)Monocle等(deng)，可以(yi)對(dui)單(dan)細胞(bao)RNA測序數據(ju)進(jin)行高效的(de)數據(ju)處(chu)理、可視(shi)化(hua)和生物信息學(xue)分析。

     單(dan)細胞(bao)RNA測序是(shi)壹(yi)種近幾(ji)年(nian)熱(re)門(men)的生(sheng)物技術(shu)，可以(yi)幫(bang)助(zhu)我(wo)們了解細胞(bao)的異(yi)質性、細胞(bao)類型(xing)和(he)基因(yin)調控(kong)網(wang)絡(luo)。它在細胞(bao)發育、疾(ji)病研(yan)究、免疫(yi)學和神(shen)經科(ke)學等(deng)領(ling)域(yu)具(ju)有廣泛(fan)的(de)應(ying)用前景(jing)，有助(zhu)於推(tui)動(dong)我(wo)們對生命(ming)科(ke)學的(de)深入(ru)理解。更(geng)多(duo)相(xiang)關(guan)產品(pin)請(qing)進入(ru)蘇州(zhou)阿(e)爾法(fa)生物實驗器(qi)材有限(xian)公(gong)司網(wang)站(zhan)進行(xing)了解。