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单细胞测序三大技术平台,到底怎么选?

当你的课题决定开始单细胞测序研究,第一个需要做出的关键选择往往是:面对市场上主流的几大技术平台,我该如何选择?这并非简单

当你的课题决定开始单细胞测序研究,第一个需要做出的关键选择往往是:面对市场上主流的几大技术平台,我该如何选择?这并非简单的“选最贵的”或“跟风用最多的”,而是一个需要与你的科学问题、样本特性、预算和最终数据分析目标紧密结合的决策。

本文将为你拆解目前应用最广泛的三大类单细胞RNA测序技术平台的核心原理与选择逻辑,帮助你做出清晰、合理的选择。

一、 技术全景:三大主流路径

根据细胞分离与条形码标记的核心原理,目前主流平台主要分为三大类:

1. 基于液滴微流控的平台 (以10x Genomics为代表)

核心原理:利用微流控芯片,将单个细胞与带有独特条形码的磁珠分别包裹在数万个纳升级的油滴中,形成独立的“微型反应室”。

主要特点:

高通量:可同时捕获数千至数万个细胞,适合需要大规模细胞数量的研究。

流程标准化:商业化程度高,有成熟的配套分析流程,是目前最常用的平台。

关键考虑:对细胞悬液的活性、浓度和质量要求较高;通常获得的是转录本3‘端序列。

2. 基于纳米孔板/微孔板的平台 (以BD Rhapsody为代表)

核心原理:将细胞分配到布满纳米级微孔的板中,再加入带有条形码的磁珠进行标记。

主要特点:

细胞捕获可控性好:能更精确地控制目标细胞数量,尤其适合细胞量少或非常珍贵的样本。

灵活性高:支持针对特定基因集的靶向测序,可以提高目标基因的测序深度和数据利用率。

关键考虑:单次运行的细胞通量通常低于高通量液滴系统;同样需要高质量的细胞悬液。

3. 基于组合索引/孔板的平台 (以SMART-Seq等为代表)

核心原理:通过多轮孔板操作,利用组合条形码策略对细胞进行标记。

主要特点:

测序覆盖度好:通常能获得接近全长的转录本信息,有利于分析基因异构体。

对特殊细胞兼容性较好:对细胞大小和状态的容忍度相对灵活。

关键考虑:通量相对较低,手工操作步骤较多,整体耗时和成本可能较高。

二、 如何选择:基于四个实际维度的考量

你可以通过回答以下四个具体问题来帮助决策:

1. 你的核心科学问题是什么?

如果目标是大规模发现未知细胞类型,需要大量细胞数据,可优先考虑 高通量液滴平台。

如果目标是深入研究已知的特定细胞亚群,或希望高效检测一组目标基因,基于纳米孔板的靶向平台 可能更合适。

如果研究高度依赖全长转录本或精确的基因结构信息,应考虑 基于组合索引/全长测序的平台。

2. 你的样本情况怎么样?

细胞数量:样本充足(数万个细胞以上)可考虑液滴平台;样本有限(几百到几千个细胞)可考虑纳米孔板或组合索引平台。

细胞类型:对于非常大或非常小的细胞,需提前确认平台的物理兼容性。

细胞状态:所有平台都要求细胞悬液活性高、杂质少。这是获得可靠数据的根本前提,也对实验操作水平提出了明确要求。

3. 你的预算和项目周期如何?

高通量液滴平台因其规模效应,单细胞成本通常较低。靶向和全长测序的单细胞成本可能更高,但可通过减少测序总量来控制总成本。

商业化液滴平台流程最固定,周期可预测性高。涉及更多手工操作的平台,项目周期可能更长。

4. 你计划如何进行数据分析?

不同平台产生的数据格式和特点不同。10x平台拥有最广泛的分析工具和参考数据库。选择其他平台时,需评估相应的分析资源和支持。

三、 总结与建议

选择一个平台,本质上是为你的具体项目匹配最合适的工具。建议你:

理清需求:明确你的研究中,科学问题、样本条件和预算,哪一项的优先级最高。

积极沟通:与平台提供商或有经验的测序服务团队交流,他们可以根据你的样本测试结果给出具体建议。

参考先例:查阅你所在研究领域、使用类似样本的高质量文献,看看同行如何选择。

通盘考虑:将样本准备、平台选择和后续数据分析作为一个整体来规划。

最终,一项高质量的单细胞测序研究,离不开合格的样本、合适的技术平台和深度的数据分析。这三者共同决定了研究成果的可靠性。