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【海洋生物单细胞测序】 大量实验结果显示BD平台具有明显优势

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海洋生物样本的单细胞测序理论上可以做,但成功率一直很低,因为海洋生物细胞的多种特性制约了单细胞测序实验的正常进行。通过比较目前***的两个商业化单细胞研究平台BD Rhapsody和10X Genomics,我们的结论是BD Rhapsody平台更适合进行海洋生物单细胞测序的研究。

01

BD平台开展海洋生物单细胞研究的优势


盐离子浓度、金属离子浓度以及其它干扰物质


10x Genomics平台是将细胞、逆转录反应Mix、引物等成分通过包裹成油包水液滴的形式,实现在一个封闭的微型反应系统内,完成单个细胞转录组的逆转录反应。细胞缓冲液中或细胞中的高浓度盐离子、金属离子、残留的EDTA和DNase I等成分也都会被包裹在液滴内,从而影响逆转录酶的活性,导致反转录失败或者低效。


BD Rhapsody平台是半开放的体系,通过细胞和磁珠共同沉降到微孔板里,来达到捕获单细胞转录组的效果。细胞经过裂解后,所有干扰物质包括金属离子、细胞重悬溶液中含有的EDTA和DNase I等都会被清洗,只留下干净的mRNA被磁珠回收。在干净的反应体系中,逆转录酶的活性不受抑制,反转录反应能正常进行。



细胞偏小、mRNA含量偏低


无论是微流控技术还是微孔捕获技术,对于较小的细胞,由于细胞捕获过程中(被包入油滴或者落入微孔)的动力学特征的影响,有可能造成一定的细胞数目偏差。10x Genomics平台是封闭系统,一次性快速的完成液滴包裹实验,无法调整实验参数,直到测序完成后,通过生物信息学分析才能知道捕获的细胞数目。如果利用BD Rhapsody 平台的实时成像监控系统,可以通过监控现场的荧光/明场的扫描结果,调整细胞沉降的实验参数,从而把控实验质量,保证单细胞测序实验能够按照预期顺利有序地进行。



02

海洋生物单细胞项目实例


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光说不练那不算好汉。上图是单细胞平台利用BD Rhapsody系统完成的海洋生物单细胞测序项目的聚类分群结果。大量实验结果显示,通过BD单细胞测序,可以轻松解析海洋生物体内单细胞水平的异质性。结合mRNA转录本的功能和人工注释细胞类型,海洋生物的研究尽在掌控。

各具特色的两大单细胞研究平台


总体概况


BD Rhapsody平台与10X Genomics平台是目前应用在单细胞研究领域中最成熟的两大商业化平台。这两个平台各具特色,应用了截然不同的细胞捕获原理(蜂巢微孔板沉降vs. 微流控液滴包裹)。一个因超高的细胞捕获通量和稳定抗干扰的系统而驰名中外,另一个则因为高效简洁的系统而备受青睐。


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BD Rhapsody技术简介


BD Rhapsody平台利用微孔板芯片技术,使带有Cell Barcode标记的磁珠与单个细胞通过自然沉降,相遇在同一个微孔中。然后在微孔中将细胞裂解,单个细胞释放出的mRNA被磁珠的oligo-dT捕获。随后在EP管中收集捕获了单细胞mRNA转录组的磁珠,进行逆转录反应,构建 cDNA 文库。最终通过cDNA文库序列前的Cell Barcode与UMI序列,判定目的基因来源于哪一个单细胞。


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10x Genomics技术简介


10x Genomics 平台利用微流控技术,将带有Cell Barcode的凝胶微珠和单个细胞包裹在同一个“油包水”液滴中。然后在液滴中将细胞裂解,单个细胞释放出的mRNA被凝胶微珠的oligo-dT捕获。随后在液滴中进行逆转录反应,构建 cDNA 文库。最终通过cDNA文库序列前的Cell Barcode与UMI序列,判定目的基因来源于哪一个单细胞。


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