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二次流辅助实现高性能单细胞表达谱分析

2019-09-24 208文献解读单细胞技术

单细胞算是如今科研圈的一大热词,而另一个热词应该是微流控啦。当微流控加上单细胞,是一种怎样的技术呢?

液滴测序(Drop-seq)

什么是Drop-seq?

Drop-seq由哈佛医学院Steven McCarroll领导的团队开发,2015年发表于《Cell》杂志上。

该技术利用微流体装置将带有条形码的微珠和细胞封装成纳米级液滴。每个微珠条形码作为单个细胞的标识,帮助追踪每个基因来源的细胞。

Drop-seq提供了并行单细胞转录组测序(scRNA-seq)的机会,显著降低了PCR扩增偏倚和测序数据分析中的背景噪音,让快速、低成本分析数千个三细胞的基因活性成为可能。

但是,Drop-seq仍存在细胞利用率低的问题

二次流提高细胞利用率

Drop-seq需要同时封装单个细胞和微珠,为了尽量减少多重封装,细胞/微珠悬浮液需要高度稀释,这样的操作限制了其效率和细胞利用率。

在弯曲通道中,流体惯性产生二次旋流,称为迪安流(Dean Flow)。它加速了颗粒的横向移动,从而有利于聚焦。

二次流_1

华大基因、国家基因库联合中国科学技术大学,在《ACS Sensors》上发表了其最新研究成果:采用螺旋和蛇形通道聚焦微珠和细胞,使微珠和细胞流动有序,减少多重封装的发生,提高细胞利用率,改善单细胞表达谱的性能。

性能测试

二次流_2

二次流_3

研究人员通过封装微珠和人鼠细胞混合物,然后进行测序来测试新平台的性能。

结果表明:

  1. 与Drop-seq设备相比,新设计的设备提高了4倍的细胞利用率;

  2. 与单独聚焦珠粒的装置相比,细胞利用率提高了40%。

测序结果证实了与Drop-seq相比性能的改善,该平台在样本稀缺的单细胞分析领域显示了巨大的应用潜力。

本次研究中的测序数据均已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000223。

参考文献
Li L, Wu P, Luo Z, et al. Dean flow assisted single cell and bead encapsulation for high performance single cell expression profiling[J]. ACS sensors, 2019.
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