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測(cè)序應(yīng)用 | 單細(xì)胞RNA-Seq好搭檔——MGISEQ-2000測(cè)序平臺(tái)助力單細(xì)胞研究
近日，為更高質(zhì)量、靈活、經(jīng)濟(jì)地開(kāi)展單細(xì)胞研究，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院?jiǎn)渭?xì)胞組學(xué)與疾病研究中心引入華大智造單細(xì)胞測(cè)序全流程平臺(tái)，包括高通量測(cè)序儀MGISEQ-2000、自動(dòng)化樣本制備系統(tǒng)MGISP-100及配套單細(xì)胞組學(xué)產(chǎn)品，并開(kāi)始啟用。華大智造單細(xì)胞產(chǎn)品組合，正在越來(lái)越多地獲得單細(xì)胞科研工作者的青睞。
單細(xì)胞水平的遺傳信息異質(zhì)性研究，為我們理解發(fā)育、疾病機(jī)理等打開(kāi)了新大門(mén)。但單細(xì)胞測(cè)序因其復(fù)雜及獨(dú)特性，使高通量測(cè)序面臨諸多挑戰(zhàn)。單細(xì)胞RNA-Seq（scRNA-Seq）好搭檔，華大智造MGISEQ-2000測(cè)序儀有著通量適配、兼容性高、經(jīng)濟(jì)且質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)。
通量靈活適配
MGISEQ-2000通量靈活，雙載片獨(dú)立運(yùn)行，支持不同規(guī)格的載片（FCS小載片、FCL大載片）。不同樣本量可靈活選擇測(cè)序載片的數(shù)量和規(guī)格，不需湊樣，也不造成數(shù)據(jù)浪費(fèi)，節(jié)省項(xiàng)目周期。
以目前主流的scRNA-Seq 3’端測(cè)序?yàn)槔Ｒ?guī)測(cè)序方案，每個(gè)樣本5000-6000個(gè)細(xì)胞，每個(gè)細(xì)胞需產(chǎn)出20-50k數(shù)據(jù)，即單個(gè)樣本需要300-500M Reads測(cè)序數(shù)據(jù)量。我們計(jì)算了MGISEQ-2000測(cè)序儀每輪運(yùn)行可測(cè)的樣本數(shù)（見(jiàn)圖1）。此外，MGISEQ-2000大芯片有4條lane（獨(dú)立泳道），1條lane正好是一個(gè)樣本的數(shù)據(jù)量。
圖1：3’scRNA-Seq研究設(shè)計(jì)示例，用戶可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整
上下游生態(tài)系統(tǒng)兼容
圖2：在單細(xì)胞測(cè)序流程中，華大智造提供配套產(chǎn)品組合并與上下游生態(tài)系統(tǒng)兼容
01
文庫(kù)制備
華大智造文庫(kù)轉(zhuǎn)換技術(shù)與10x Genomics系統(tǒng)、BD Rhapsody系統(tǒng)、Smart-Seq技術(shù)等制備的文庫(kù)相配合， MGISEQ-2000測(cè)序平臺(tái)上的scRNA-Seq數(shù)據(jù)表現(xiàn)出色。
除了scRNA-Seq，MGISEQ-2000平臺(tái)可以進(jìn)行不同物種（人、小鼠等）、不同文庫(kù)類型的單細(xì)胞測(cè)序，幫助研究者開(kāi)展不同方向的研究。
圖3：MGISEQ-2000測(cè)序應(yīng)用——不同類型文庫(kù)的單細(xì)胞測(cè)序研究
02
生信分析
MGISEQ-2000系統(tǒng)生成的FASTQ測(cè)序數(shù)據(jù)，可與多種商業(yè)和開(kāi)源單細(xì)胞測(cè)序分析工具生態(tài)系統(tǒng)兼容，包括CellRanger(10x Genomics)和SeqGeq(BD Biosciences)等。
此外，華大智造生信分析加速器MegaBOLT搭載 ZMART 應(yīng)用市場(chǎng)，可以把第三方流程集成。除了固定模式，也可將流程中各個(gè)步驟所需要的工具獨(dú)立封裝。未來(lái)，客戶可以通過(guò)我們正在開(kāi)發(fā)的自定義流程平臺(tái)，進(jìn)行個(gè)性化搭建。
DNBSEQTM技術(shù)天然優(yōu)勢(shì)
單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)背景噪音大，單個(gè)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)含量很低，可能由于建庫(kù)及測(cè)序環(huán)節(jié)引起的微小變化，產(chǎn)生與生物學(xué)無(wú)關(guān)的巨大差異。華大智造測(cè)序平臺(tái)均采用DNBSEQ測(cè)序技術(shù)，具有高準(zhǔn)確性、低重復(fù)序列率、低標(biāo)簽跳躍等特性。這些特性在單細(xì)胞測(cè)序應(yīng)用中，更加明顯且重要。
01
高準(zhǔn)確性
DNA納米球采用滾環(huán)線性擴(kuò)增原理，始終以原始DNA為模板進(jìn)行復(fù)制。相比PCR指數(shù)擴(kuò)增，擴(kuò)增過(guò)程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤不會(huì)積累放大。澳洲的科學(xué)家發(fā)表文章指出[1]，MGISEQ-2000在測(cè)序質(zhì)量以及識(shí)別細(xì)胞、UMI、基因等方面表現(xiàn)出色，尤其在單細(xì)胞的SNP calling上優(yōu)勢(shì)明顯。
圖4：滾環(huán)線性擴(kuò)增vs.橋式PCR指數(shù)擴(kuò)增，擴(kuò)增錯(cuò)誤不累積放大
02
低重復(fù)序列率
DNBSEQ平臺(tái)有著顯著低的重復(fù)序列率。scRNA-Seq本身有重復(fù)序列（RNA多拷貝），在表達(dá)分析時(shí)不適于去除。高重復(fù)序列率很大程度上會(huì)干擾分析，影響轉(zhuǎn)錄本定量的準(zhǔn)確性。此外，對(duì)于高成本的單細(xì)胞測(cè)序，低重復(fù)序列率意味著更多有效數(shù)據(jù)，捕獲低豐度的轉(zhuǎn)錄本信息，降低成本。
重復(fù)序列的產(chǎn)生來(lái)源于不同方面（解讀詳見(jiàn)[2]），DNBSEQ測(cè)序技術(shù)在不同環(huán)節(jié)，例如DNA納米球制備在溶液中進(jìn)行再加載到載片，只用雙鏈DNA文庫(kù)中的1條鏈為模板制備納米球，規(guī)則陣列載片等，降低/避免重復(fù)序列產(chǎn)生。所以DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)有著優(yōu)秀的低重復(fù)序列表現(xiàn)，更保真地還原單細(xì)胞自身表達(dá)的差異。
03
低標(biāo)簽跳躍
標(biāo)簽跳躍，對(duì)單細(xì)胞研究影響尤為明顯。單細(xì)胞研究需要拆分成千上萬(wàn)個(gè)單細(xì)胞，標(biāo)簽跳躍讓下游分析更為復(fù)雜，可能導(dǎo)致混淆細(xì)胞亞群（尤其是稀有細(xì)胞類型）以及跨細(xì)胞類型差異表達(dá)的基因的鑒定[3]。標(biāo)簽跳躍可能產(chǎn)生于測(cè)序流程的各個(gè)階段，DNBSEQ平臺(tái)多重保障，例如環(huán)狀文庫(kù)消化線性游離接頭、規(guī)則陣列載片、標(biāo)簽的擴(kuò)增錯(cuò)誤不累積等優(yōu)勢(shì)，極大地避免標(biāo)簽跳躍。
總結(jié)
MGISEQ-2000測(cè)序平臺(tái)為單細(xì)胞測(cè)序提供通量適配、兼容性高、經(jīng)濟(jì)且質(zhì)量高的產(chǎn)品選擇，目前MGISEQ-2000已在上海交通大學(xué)、北京大學(xué)、中科院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院等等，眾多科研院校、醫(yī)院科研部門(mén)及生物企業(yè)開(kāi)展單細(xì)胞測(cè)序，助力更深入的單細(xì)胞研究。
關(guān)于上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院?jiǎn)渭?xì)胞組學(xué)與疾病研究中心
成立于2019年，旨在建設(shè)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和開(kāi)發(fā)尖端計(jì)算技術(shù)，用于分析單細(xì)胞各級(jí)遺傳信息傳遞過(guò)程，成為單細(xì)胞研究領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。其基因組學(xué)平臺(tái)致力于研發(fā)、優(yōu)化及本地化多種先進(jìn)的單細(xì)胞分析技術(shù)，從而為中心、交大醫(yī)學(xué)院乃至附屬醫(yī)院提供尖端的單細(xì)胞合作及服務(wù)。致力于為研究重大疾病的機(jī)制、開(kāi)發(fā)新一代生物標(biāo)記物及治療靶點(diǎn)提供理論基礎(chǔ)及硬件設(shè)施。
參考文獻(xiàn)：
[1]Anne Senabouth et al. Comparative performance of theBGI and Illumina sequencing technology for single-cellRNA-sequencing[J]bioRxiv,2019.
[2]《NGS攻略》之Dup傳. https://mp.weixin.qq.com/s/VX-ewxGcxe3_NLB_Tx6h0Q
[3]R Farouni et al., Model-based analysis of sampleindex hopping reveals its widespread artifacts in multiplexed single-cellRNA-sequencing[J].?Nat. Comm.?11, 2704 (2020).
拓展閱讀
>>用戶測(cè)評(píng)｜安諾優(yōu)達(dá)：“華大智造DNBSEQ-T7測(cè)序平臺(tái)在不同物種的單細(xì)胞文庫(kù)測(cè)序中表現(xiàn)穩(wěn)定！”
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