单细胞转录组测序分析和应用2022-12-26 08:51:38
17世纪中叶，荷兰显微镜学家列文虎克与英国科学家胡克发现了细胞，揭开了生命体基本单位—细胞的面纱。由于细胞增殖、分化和代谢等过程受到细胞内在生命活动以及周围微环境的影响，不同细胞在细胞大小、化学组成、生物活性、生理响应对象以及响应时间等方面存在异质性。为了解码各种类型细胞的身份、特征和功能状态，单细胞分析应运而生，其通过对单个细胞的形态学、遗传学分析，从而了解不同组织、器官及生命体的特征，探究不同生命活动的发生过程。单细胞测序是单细胞分析中的重要组成部分，其以细胞内的RNA、DNA等核酸分子作为研究对象，利用测序技术进行结构与序列解析，为细胞异质性研究提供可靠、准确的研究手段及观测视野，为揭示生物发育规律、疾病发生发展机制等提供了重要的技术手段。2019年，“单细胞多组学技术”被Nature Methods评为年度技术方法；2020年，“空间转录组技术”被Nature Methods评为年度技术方法；2022年，空间多组学被Nature评为值得关注的七大技术之一。至此，单细胞测序分析朝着多维度、空间化方向发展。围绕单细胞和空间转录组分析，系统讨论近几年单细胞转录组测序、单细胞多组学测序及空间转录组分析的研究进展，并总结及展望其未来的发展方向。
单细胞转录组测序通过对单个细胞内的RNA（~ 10pg）进行提取及文库制备，利用高通量测序技术读取文库序列获得全转录本信息，以辨别细胞类型、状态与功能，阐明细胞异质性及进化轨迹等。单细胞转录组测序靶标检测通量高，理论上可实现对单细胞全转录组的同时测量，提高了对单细胞异质性的辨别能力；同时，转录组不仅继承了基因组的遗传信息，还反映了细胞基因选择性表达的详细情况，细胞分型准确性高。目前，单细胞转录组测序已在肿瘤生物学、发育生物学、神经生物学、微生物学等多个领域的研究中得到广泛应用。单细胞转录组测序主要流程包括单细胞的分离、单个细胞核酸的提取、微量核酸的扩增与建库等。根据文库类型差异分为基于全长转录组的文库构建法和基于标签转录组的文库构建法。
出自《单细胞与空间转录组分析研究进展》作者许醒,蔡林峰，张倩楠.
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