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2016年，10x Genomics公司推出Chromium TM系統(tǒng)，這是一套分子條形碼和分析系統(tǒng)，由儀器、試劑盒和信息學軟件組成，能全面對接Illumina測序儀。

作為單細胞測序領域的黑馬，10x Genomics這款基于微流控技術的單細胞系統(tǒng)，可同時獲得1000-10000個細胞的表達信息，實現(xiàn)對細胞群體的劃分與細胞群體間基因表達差異的檢測，是腫瘤細胞異質(zhì)性、免疫細胞群體檢測以及胚胎發(fā)育研究的黃金方法。

應用方向

10x Genomics單細胞應用廣泛，可應用的細胞類型有：生殖細胞、胚胎細胞、神經(jīng)細胞、免疫細胞、腫瘤細胞、干細胞、其他原代細胞。

主要的應用方向有：

（1）人類細胞圖譜構建

可以對人體各種細胞進行測序，獲得人體單細胞的轉錄組圖譜，并基于基因表達將細胞分類，定義新的細胞，繪制所有細胞及其分子的空間組織方式，探索人體各個器官細胞復雜的基因網(wǎng)絡在單個細胞中的運作機制，并了解各個細胞中這些網(wǎng)絡的差異，以及各種細胞群體最終如何協(xié)同工作。

（2）腫瘤異質(zhì)性研究

進行腫瘤細胞異質(zhì)性研究、腫瘤細胞分群以及新類型細胞的發(fā)現(xiàn)，尋找新的致病途徑和機制。

（3）干細胞發(fā)育以及分化

對同種干細胞全面剖析細胞異質(zhì)性，鑒定不同表型的細胞，尋找不同類型干細胞的特異性標記（marker），解析干細胞發(fā)育和分化的分子機理。

（4）免疫方向研究

分析免疫細胞遺傳物質(zhì)的多樣性以及病原體導致免疫細胞的高度異質(zhì)性，從而理解機體復雜的免疫機制；并且可以鑒定稀有的免疫細胞類型，發(fā)現(xiàn)新的marker基因，便于更深層次地挖掘免疫細胞以及研究免疫反應的分子機理。

（5）神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育研究

研究不同的神經(jīng)元細胞的異質(zhì)性以及神經(jīng)元細胞的細胞分群情況，進一步神經(jīng)元細胞是如何從神經(jīng)干細胞分化產(chǎn)生分子調(diào)控機制，將會有助于我們了解疾病發(fā)生、發(fā)展的機制。 

（6）腦發(fā)育研究

可以獲得人腦細胞基因表達的圖譜，解析人腦細胞的異質(zhì)性，獲得人腦細胞的復雜的細胞類群，可以幫助我們更好地理解人腦正常功能及異常。

（7）胚胎細胞發(fā)育研究

可以細胞不同亞型的特征進行研究，構建細胞譜系，預測分化方向。

（8）疾病分型

用于發(fā)現(xiàn)發(fā)生異常增殖的細胞類型，結合傳統(tǒng)病理學特征，輔助疾病分型。

以下，列出目前所有應用10x Chromium平臺，已發(fā)表的案例文章。

技術原理

10x Genomics儀器小巧，但功能強大，具有通量高、靈活性強、流程簡單、技術性能高、單個細胞制備成本低等優(yōu)勢，其技術核心是油滴包裹的凝膠珠（GEM），該系統(tǒng)有75萬種barcoded beads，每個bead上有40-80萬探針。

（Gel Beads模式圖）

技術要點

（1）8通道的微流體“雙十字”交叉系統(tǒng)

（2）含Barcoded RT Primers的Gel Beads、細胞和酶的混合物、油

（3）三者結合形成GEMs，即包裹Gel Beads、細胞和酶的混合物的油滴

（4）GEMs被收集（單細胞捕獲率≈65%）

技術流程

> GEM形成后，細胞裂解，凝膠珠自動溶解釋放大量barcode序列，隨后mRNA逆轉錄產(chǎn)生帶有Barcode和UMI信息的cDNA。

> 油滴破碎，cDNA為模板進行PCR擴增，然后進行cDNA打斷、加測序接頭P5及測序引物R1等傳統(tǒng)二代測序的建庫過程

> 測序后，得到每個細胞的轉錄組表達譜，Barcode標記細胞，UMI標記基因并記錄表達量。

數(shù)據(jù)分析

Cell Ranger TM分析流程，是10x Genomics針對Chromium TM單細胞轉錄組測序開發(fā)的完整分析流程，結合轉錄比對數(shù)據(jù)和標示細胞的barcode信息，該流程能進行細胞聚類、差異基因篩選、差異基因功能分析。

10x Genomics作為單細胞領域的后起之秀，巧妙使用了Barcoding（條形碼）和Microfluidics（微流體）技術，在單細胞分離、擴增原理上具有明顯的優(yōu)勢。當然，10x Genomics ChromiumTM系統(tǒng)也在不斷升級，最新推出的單細胞V(D)J測序，能全面、有效的分析100-100,000個人類T細胞的全長配對V(D)J轉錄本。我們相信，在單細胞測序技術幫助下，我們能更深入的理解基因組學、轉錄組學、表觀遺傳學。

晶能生物自2016年引進10x Genomics Chromium TM系統(tǒng)，與國內(nèi)多家重點單位合作，項目質(zhì)量高，至今無失敗案例。同時，公司提供個性化服務，實驗團隊帶儀器上門服務，根據(jù)需求提供個性化分析。