單細(xì)胞測(cè)序已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵共性技術(shù)。然而，由于缺乏高效的手段降低“假單細(xì)胞率”，主流微流控平臺(tái)的單通道細(xì)胞通量通常在1萬(wàn)細(xì)胞以下，空載率達(dá)到90%以上，且成本高昂，限制了對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞或上千例樣本的人群隊(duì)列進(jìn)行大規(guī)模研究。

近日，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心）蔣嵐研究組基于組合標(biāo)記技術(shù)路線改造優(yōu)化主流微流控平臺(tái)，開發(fā)了新型單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)FIPRESCI，使細(xì)胞通量比現(xiàn)有技術(shù)提高十倍以上，大幅降低成本。該成果以“FIPRESCI: droplet microfluidics based combinatorial indexing for massive-scale 5′-end single-cell RNA sequencing”為題發(fā)表于《基因組生物學(xué)》（Genome Biology）期刊。



FIPRESCI實(shí)驗(yàn)流程圖 研究團(tuán)隊(duì)使用FPERSCI對(duì)人和小鼠細(xì)胞系混合物測(cè)序，獲取了8000多個(gè)高質(zhì)量的細(xì)胞，其中99.8%的細(xì)胞都能明確來(lái)源，表明FIPERSCI具有很低的假單細(xì)胞率。隨后，為了驗(yàn)證新技術(shù)對(duì)不同組織的兼容度，使用FIPERSCI對(duì)小鼠整個(gè)E10.5胚胎的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞核測(cè)序，在10X Genomics單通道中獲取了超過(guò)10萬(wàn)細(xì)胞核的數(shù)據(jù)。

注釋結(jié)果顯示，細(xì)胞類型的成分與已發(fā)表的參考數(shù)據(jù)相似。此外，F(xiàn)IPERSCI數(shù)據(jù)還可用于鑒定細(xì)胞類型和發(fā)育階段特異的調(diào)控元件（啟動(dòng)子和增強(qiáng)子）使用偏好，發(fā)現(xiàn)了著名基因Rbfox2在抑制性神經(jīng)元發(fā)育過(guò)程中使用不同的啟動(dòng)子的動(dòng)態(tài)變化。

進(jìn)一步地，研究人員使用FIPERSCI對(duì)來(lái)自不同癌癥病人及健康人外周血中的T細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA和TCR雙組學(xué)測(cè)序。數(shù)據(jù)顯示，相較于健康人，癌癥病人外周血中T細(xì)胞在細(xì)胞亞群組分、基因表達(dá)、TCR克隆等多個(gè)層面存在顯著差異。基于小樣本量的數(shù)據(jù)建模，已經(jīng)足以區(qū)分癌癥病人和健康人，提示低成本的FIPERSCI技術(shù)具備基于免疫細(xì)胞信息應(yīng)用于癌癥液體活檢及早篩方面的潛力。

綜上所述，該新型單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)可突破現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)局限，大幅提高效率并降低成本，適用于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和調(diào)控元件活性、免疫受體序列等多模態(tài)分析，有望有力支撐跨器官水平的大規(guī)模參考細(xì)胞圖譜研究、跨時(shí)間和空間的器官發(fā)育研究、針對(duì)大規(guī)模健康人和疾病的隊(duì)列細(xì)胞圖譜研究、高通量CRISPR基因編輯和藥物篩選的單細(xì)胞分子表型刻畫研究等。

審核編輯：劉清