单细胞行研报告：单细胞应用、单细胞测序技术及流程、其它单细胞技术（107页）

行业报告下载 2020年07月17日 07:14 管理员

高通量单细胞转录组测序虽然将分析的分辨率提高到了单细胞水平，但由于经历了组织消化和单细胞悬液制备等实验流程，细胞的原始空间位置无法被追踪，而空间维度的信息往往在研究疾病病理学和细胞互相作用等问题时非常有价值，这就进一步催生了对技术创新的需求。 2019 年，10x Genomics 公司推出了创新的 Visium 空间转录组测序解决方案，旨在研究空间解析的全转录组 mRNA 表达，不仅可从组织切片中获取细胞的转录组信息，而且可进一步测得其转录本所在的位置信息，开启了一个全新的阶段。空间分析技术同样经历了从低通量到高通量的进化。早期，研究者通过激光捕获显微切割技术（LCM）可从目标组织切片上的特定位置捕获单个或多个细胞，再进行转录组测序即可实现空间单细胞转录组测序。但这种方法单次检测的细胞数量非常有限（细胞通量低）且成本高昂，还不可避免的会对细胞造成一定的损伤，因而应用有局限性。随着 10x Genomics Visium 空间分析技术的面世，高通量的空间转录组分析技术逐渐走向了成熟，可一次性原位检测整张切片上所有细胞的基因表达。不过， Visium 也并非十全十美，由于其芯片上位置标签覆盖密度的局限性问题，造成测得的转录本定位信息无法精确到单细胞水平——即邻近细胞的不同转录本可能共享了相同的位置信息——因此定位分辨率还比较模糊，亟待未来的技术进步去解决。

目前，单细胞多组学检测已涵盖转录组、基因组、表观组、免疫组、蛋白组等多个组学水平，从检测通量和分析质量的角度，可分为两大类：第一类是低通量高质量分析，例如在单细胞水平进行 DNA-RNA、DNA 甲基化-RNA、核小体定位-DNA 甲基化-RNA、开放染色质-RNA 以及 DNA 甲基化-3D 染色质高级结构等联合检测。这些技术能够从单个细胞中获取较高覆盖度及准确度的多组学信息，但有通量低和成本高的缺点，故适用于获取难度较大的珍贵样品的高质量分析。第二类是高通量低质量分析，例如小向导 RNA（sgRNA）-RNA、细胞表面蛋白-RNA 以及开放染色质 -RNA 联合检测等。这些方法主要适用于针对异质性较高的组织样品进行大规模单细胞分析，具有通量高、单个细胞平均成本低等优势，但相比第一类方法具有数据基因组覆盖度低的缺点。目前，高通量单细胞多组学分析普遍面临基因组覆盖度较低的问题，并且缺乏能够同时检测组蛋白修饰和RNA表达量，以及同时检测转录组和蛋白组的技术，解决这些问题需要进一步的方法优化以及新技术开发。此外，若在单细胞表观组测序的同时能保留每个细胞的空间分布信息，则可为研究异质性组织中细胞类型特异性基因调控网络提供全新的角度。