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轉錄組-單細胞RNA測序

單細胞RNA測序介紹

單細胞RNA測序技術是在單細胞水平對轉錄組進行擴增與測序的一項新技術。其原理是將分離的單個細胞中微量的RNA通過高效擴增后再進行高通量測序。單細胞RNA測序能夠有效解決微量樣本(如胚胎細胞、干細胞等)無法進行常規高通量測序,以及組織樣本無法破解的細胞異質性(如神經細胞、腫瘤細胞)難題。

 

伯豪特色

  1. 樣本處理:多個物種(人、鼠、果蠅、牛、羊等),多種細胞(神經元、胚胎、腫瘤細胞、LCM樣本)的擴增經驗;
  2. 文庫構建:使用高品質的微量建庫試劑盒;
  3. 質控管理:ISO9001認證,Illumina CSPro認證;
  4. 數據分析:學術界權威的算法和流程;全面的分析內容;靈活的定制分析;
  5. 項目成果:協助客戶在國際上率先發表神經科學領域的單細胞測序論文。

 

技術參數

  1. 樣本類型:神經元、胚胎、腫瘤細胞、LCM樣本、其它微量樣本;
  2. 建庫起始量:1~1000 cells;
  3. 測序模式:Illumina HiSeq PE150;
  4. 推薦數據量:>=6 Gb/樣本。

 

服務流程

實驗設計——單細胞裂解——微量擴增——文庫構建——測序——數據分析

 

數據分析

流程圖

 數據分析內容列表

 

案例展示

案例一(神經生物學)

伯豪生物助力中國科學院上海生命科學研究院神經科學研究所張旭院士研究組,通過高覆蓋度的單細胞測序和以神經元大小為參考的層次聚類,對小鼠背根神經節初級感覺神經元進行了分類,又通過全細胞膜片鉗在體記錄結合單細胞PCR方法可檢測各類初級感覺神經元對外周皮膚刺激的反應。該工作通過高覆蓋的單細胞測序對初級感覺神經元進行了重新分類,并且建立了基因表達與在體內功能的相互關系。該成果已經發表在了2015年12月的國際知名期刊Cell Reasarch(影響因子11.981)上。該研究中單細胞測序及數據分析服務由上海伯豪生物技術有限公司提供。
原文出處: Li CL, Li KC, Wu D, et al. Somatosensory neuron types identified by high-coverage single-cell RNA-sequencing and functional heterogeneity. Cell Res. 2015, 26(1):83-102.

 

案例二(腫瘤異質性和耐藥)

研究從肺腺癌PDX模型中分離獲得34個單細胞進行了單細胞RNA-seq,分析腫瘤細胞的表達譜以及轉錄本上攜帶的突變。測序結果發現了50個腫瘤細胞特異的突變位點,其中包括KRASG12D,并且這些突變在腫瘤細胞間呈現出明顯的異質性。利用突變基因的表達和風險值(risk score),作者將腫瘤細胞分成了4個類群。體外給藥實驗證實,耐藥細胞的表達譜與以上一個細胞亞群的表達模式一致,從而成功找到了一個與耐藥顯著相關的細胞類群,有望為腫瘤治療提供優化的策略。
原文出處:Kim KT, Lee HW, Lee HO, et al. Single-cell mRNA sequencing identifies subclonal heterogeneity in anti-cancer drug responses of lung adenocarcinoma cells. Genome Biol. 2015, 16:127.

 

案例三(循環腫瘤細胞)

Androgen deprivation therapy,也就是雄激素剝奪療法(ADT,也稱為去勢治療)主要是通過注射抑制睪酮產生的藥物來治療癌癥。ADT已經成為僅次于手術治療的第2種常見的局灶性前列腺癌的治療手段。研究人員從13位接受治療的患者體內收集了77份循環腫瘤細胞(CTC),并完成了總RNA序列分析。通過比對未進行治療患者樣品,研究人員發現了AR抗性組出現了Wnt信號通路被激活的現象。研究人員在單個實驗中還發現提高Wnt信號,即使是存在強勁雄激素抑制劑的時候,也會增強前列腺癌細胞的存活能力,而抑制這一信號途徑,則會減少細胞的增殖。
原文出處:Miyamoto DT, Zheng Y, Wittner BS, et al. RNA-Seq of single prostate CTCs implicates noncanonical Wnt signaling in antiandrogen resistance. Science. 2015, 349(6254):1351-6.

 

案例四(早期胚胎發育和干細胞)

研究采用單細胞RNA-seq技術對人類和小鼠胚胎從卵母細胞到桑椹胚階段的轉錄組動態進行了全面的分析。通過權重基因共表達網絡分析(WGCNA),發現通過少量共表達基因功能性模塊就可以簡明地描繪每個發育階段。小鼠和人類植入前胚胎比較分析結果表明,人類和小鼠之間發育特異性和時序上存在差異,大多數的人類階段特異性模塊(9個中有7個)在物種間具有保守性。此外,鑒別出人類和小鼠網絡中一些保守的模塊成員(或hub 基因)。這些新型的候選基因可能參與調控哺乳動物著床期以前的胚胎發育過程。
原文出處:Xue Z, Huang K, Cai C, et al. Genetic programs in human and mouse early embryos revealed by single-cell RNA sequencing. Nature. 2013, 500(7464):593-7.


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