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单细胞转录组和蛋白质组联合分析2022-12-26 08:55:17

蛋白质作为表型的直接输出者,直接反映细胞当下的生理状态和细胞功能。转录组和蛋白质组的联合测量有助于解释转录异质性如何转化为功能表型多样性,深入理解转录/翻译后修饰过程;同时有助于揭示RNA层面无法区分的表型差异,并探讨特定细胞亚型的基因表达网络和功能调控类型。

基于荧光探针杂交或实时定量荧光PCR的传统RNA/蛋白测量法由于受到荧光光谱重叠和引物种类限制,靶标检测及细胞分析通量有限。基于微流控技术和高通量测序技术的CITE-seq和REAP-seq有效解决了这一问题。该类方法利用含有抗体编码及 poly(A)的DNA序列标记并偶联特定抗体,从而将蛋白信息转化为核酸信息;接着借助Drop-seq及10 × Genomics技术平台在标记抗体孵育细胞后将单个细胞及编码微球共包裹于液滴中,细胞裂解所释放的mRNA和标记抗体DNA在碱基互补配对原则下被编码微球捕获。通过逆转录反应获得带有细胞编码、分子编码的cDNA与标记抗体DNA,对所有产物进行扩增与测序,首次实现了成千上万个单细胞转录组与蛋白质的联合分析,不仅提高了分析通量,且可用于低丰度蛋白检测。在此基础上,Abate课题组将 DNA标记抗体更替为靶向特定蛋白的核酸适体,减少了抗体使用量并降低了成本。
 
Smibert课题组进一步将该类方法与T细胞/B细胞受体、细胞标签等分析结合,拓展了单细胞领域的多模态分析。为了提高单细胞利用率,减少泊松分布带来的细胞损失,本课题组结合抗体编码与 Paired-seq技术发展了高通量单细胞转录组和蛋白质联合测序平台。该平台在标记抗体孵育细胞后将单个细胞通入微流控芯片,基于差异流阻原理进行单细胞/单微球的顺序捕获与配对;接着利用含poly的编码微球捕获细胞裂解释放的mRNA及标记抗体DNA,通过逆转录、扩增、建库及测序构建单细胞转录组与蛋白质的表达矩阵。multi-Paired-seq证实了其在细胞利用水平、蛋白质检测准确性等方面的优越性,并成功揭示了单细胞在mRNA与对应蛋白间的表达差异性。
 
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.