2023-03-11

#适合新手小白看的10XGenomics单细胞测序技术

10×Genomics单细胞测序测序

对一群细胞当中的单个细胞做RNA表达情况的定量分析

整合了微珠加DNA标签,微滴发生,酶反应和高通量测序后的数据分析一系列技术,做出一个基于油包水乳浊液反应原理的分子生物学分析系统。

10×Genomics机器的功能是制备油包水的乳浊液,是配合芯片来进行工作的


芯片上面四排八列,共32个孔,一张芯片一次可以处理8个样本,每一列孔对应一个样本

编号为“1”的孔是用来放样本的

编号为“2”的孔是用来放预制微珠的(gel beads)的

编号为“3”的孔是用来放油的

最上面这排孔,是用来做好乳浊液后,回收乳浊液的孔



原理:

#微珠上DNA引物的设计

预制凝胶微珠(gel beads),美国凝胶微珠上种上特定的DNA片段


Barcode序列:是16个碱基的一段DNA序列,一共有400万种Barcode,一个微珠对应与一种Barcode,通过Barcode,可以把凝胶微珠区分开,任意两个凝胶微珠之间相差两个或两个以上的碱基。

UMI序列:unique multiplex index ,是一段随机序列,每一段DNA分子,都有自己的UMI序列,作用是在经过PCR,再深度测序得到的reads,可以看出哪些reads是来自于一个原始cDNA的,可以排除因为PCR效率的不同,而导致不同的reads得到的reads不同,可以排除PCR bias,

Poly(dT)序列:与mRNA结合,作为逆转录的引物,逆转录出cDNA


#芯片上的液流管路


EP管中是准备好的凝胶微珠,细胞混悬液在第一个十字交叉路口,与凝胶微珠混合到一起。

然后进入第二个十字交叉路口,油相在这个交叉路口加入进来,油把凝胶微珠和细胞混悬液包裹成一个一个油包水的小液滴

许多油包水的小液滴,就组成了一个乳浊液


在小液滴当中,有些是包含一个细胞的,有些的不包含细胞的,有些还会含有两个或两个以上的细胞。

在得到乳浊液之后,接下来把细胞膜破掉,让细胞中的mRNA游离出来。


mRNA与凝胶微珠上带标签的DNA分子相结合,在逆转录酶的作用下,逆转录出cDNA来


下图紫色区域为cDNA


接下来,把乳浊液当中的水相抽出来,也就是把带标签的cDNA抽出来,再把这些cDNA分子都加上接头,经过PCR扩增,做成illumina的测序文库

因为Barcode数量有限,为了避免出现多个细胞共用一个Barcode,就要控制细胞数,经验值是一个样本混悬液当中的细胞数控制在1万以下为好

一般一个细胞可以得到40000-80000个有效的UMI,平均一个细胞的一个基因有10个左右的UMI

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