组织/细胞类型 | 不推荐制备成单细胞悬液原因 |
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心脏、肌肉、脂肪、巨核细胞 | 细胞直径大于捕获芯片通路直径,无法上机 |
肝脏 | 肝实质细胞太脆弱,处理过程中大部分肝实质细胞会破裂,导致分析结果肝实质细胞占比过低(不能反映组织本身细胞占比情况) |
脑/神经 | 神经细胞比较敏感,消化过程应激基因表达改变较大;成熟神经细胞有髓鞘结构,消化后导致悬液背景多; |
肾脏、甲状腺、胰腺 | 由于组织结构(例如内源性酶丰富)等特征,悬液制备结果不理想 |
无法获取新鲜组织 | 例如耐药相关研究中,取样后无法立即确定样本是否入组,需要观察病人耐药情况再确定 |
单细胞悬液 | 单细胞核悬液 | |
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样本中细胞直径<40 um | 对样本细胞直径无限制 | |
新鲜组织离体后需要立即消化成单细胞悬液 | 样本离体后液氮速冻,可在-80℃保存 | |
消化酶处理样本,细胞内部可能发生应激变化 | 样本已速冻,抽核处理过程应激变化小 | |
样本中红细胞需要在制备过程去除,即裂红 | 红细胞无核,组织抽核无需裂红操作 | |
检测整个细胞的基因表达信息 | 检测细胞核内基因表达,测定基因中位数略低 | |
高质量标准 | 组织中各种细胞类型都被解离在悬液中;细胞中的mRNA未降解;基因的表达不受解离的影响等 | |
质检 | 活性 | 显微镜下观察核膜的状态(核膜透亮且完整 ) |
计数仪上统计浓度和活性(核聚集<10%;背景干净;核膜完整度>80%;台盼蓝染色浅则状态不好 ) |
细胞核的获得比细胞悬液的获得简单
单细胞悬液制备过程往往是造成实验可变性的主要因素。如何获得足质足量的单细胞悬液?这是实验面临的第一个难题,特别是那些稀有细胞或难以解离的细胞;细胞核膜相比细胞膜更为坚固,因此,冻存组织细胞膜破裂后细胞核则能够保持完整,由于仅涉及机械破碎和简单的纯化,snRNA-seq操作步骤相对简化,便于开展实验,其稳定性相比scRNA-seq大大提高。
适用的样本类型扩大,可用于冻存组织
单细胞核测序snRNA-seq由于是抽提细胞核进行测序,所以可以应用于冻存的样本,极大的利用了那些生理病理数据清晰的冻存样本;对于那些新鲜样本解离成功率低的样本;或者是样本的收集难度大,收集周期长,比如一个样本不同阶段的评估,或者根据治疗结果决定前端样本是否入组等情况;亦或是细胞体积大,形状不规则的样本都可以用snRNA-seq来解决。
降低人为引入的转录偏差,避免解离引起的转录变化
因为组织可以直接从冻存状态开始抽核,此状态下细胞转录活动已经被抑制并固定,因此不会再发生转录状态改变,结果真实性提高。
能够鉴定到的细胞类型更为全面和完整,避免解离偏差
直接对细胞进行机械法或者化学法破碎,不会引入解离偏好性,理论上来讲所有细胞类型都能得到回收,能够获得更加完整和全面的细胞图谱。
丢失了细胞质中的转录本信息
snRNA-seq会有检测到的基因偏少的风险
虽然有一些比较单细胞RNA测序(scRNA-seq)和单细胞核(snRNA-seq)测序的研究表明,转录本在整个细胞和细胞核中的表达程度相当;理论上来讲,缺失了细胞质中的RNA分子,snRNA-seq在鉴定细胞转录状态中可能不如scRNA-seq,同时由于细胞核中带有polyA尾的成熟mRNA比例更低,因此对于某些样本而言,采用snRNA-seq每个细胞核中检测到的基因可能会有偏少的风险,不利于细胞亚型的鉴定。
snRNA-seq对免疫细胞类型的获得不友好
虽然snRNA-seq能够获得更加全面完整的细胞类型,但是对于某些细胞类型的获得比例不如scRNA-seq,主要表现为免疫细胞。
Slyper, M., Porter, C.B.M., Ashenberg, O. et al. A single-cell and single-nucleus RNA-Seq toolbox for fresh and frozen human tumors. Nat Med 26, 792–802 (2020). https://doi.org/10.1038/s41591-020-0844-1
以上这篇文章对8个肿瘤类型,同时进行scRNA-seq和snRNA-seq,结果发现:scRNA-seq数据中神经嵴、神经内分泌细胞大幅度减少、实质细胞大幅度减少;snRNA-seq数据中T细胞大幅度减少、B细胞和NK细胞消失、内皮细胞、上皮细胞增加。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/394585391
这里主要讲一下核mRNA和细胞mRNA的区别:在细胞和里面主要有大量的pre-mRNA,这部分有内含子信息。一般的数据经验是PBMC内含子比对上的约为20%,核转录组45%。