因为工作需要了解了一些单细胞研究的基本思路及方案, 写个记录, 当作整理一下

总体思路

总的来说, 单细胞测序是为了考虑细胞间的差异, 将细胞作为测序单位进行测序的一种研究方式, 目前我看的都是单细胞转录组测序, 尚不涉及基因组测序. 实现单细胞测序的实验手段我目前看到了两种:

1. 流式细胞仪分选细胞, 然后但个细胞在版孔内进行后续反应
2. 10X Genomics提供的单细胞测序方案, 其实看原理图也有点流式的影子, 但是并不是把单个版孔中, 而是把细胞送到GEM液滴中, 在液滴内加上条码后上illumina的机器测序

从原理上可以看出两种思路在建库和拆分的时候不太一样. 前者本质上是通过流式筛选后, 但个细胞在版孔中单独反应并建库. 因此本质上是将单个细胞当作单个样品, 然后混样测序.

而后者则采用了特殊的建库方式, 即使用基于GEM的实验系统, 在建库前先给每个细胞的核酸加上标签(16nt的10X Barcode以及10nt的UMI), 然后把所有核酸混在一起建库. 这样一个illumina sample index下的核酸其实来自不同细胞, 依靠核酸上的10X Barcode进行细胞数据拆分, 然后由于UMI存在, 可以依据它来进行后续的duplicate处理

技术路线(到生成表达矩阵, 主要是软件)

基于流式的方案

• 由于本质上是按照经典的方式进行转录组建库, 只是通过流式的方法将样品个体缩小到了细胞, 所以这种方案下的软件/技术路线原则上和原来单样本的并无太大差异, 但可能会需要注意duplicate和运行效率的问题.

基于10X GEM的方案

• 由于使用了特殊的建库方式, 最方便的方式是使用10X Genomics提供的cellranger软件套件, 改软件涵盖了数据从下机到出矩阵, 以及一些下游分析(降维展示, 细胞聚类, 差异表达, marker选取)的完整分析流程, 使用还是很方便的.

下游分析思路

细胞分类/聚类 -> 差异表达 -> marker选取 -> 关联?