单细胞检测技术的发展将生命科学研究推向了一个全新的维度。基于单细胞技术,我们对生命体的理解,对疾病组织的了解上升到了最基本的单元—细胞。通过对组织中的各类细胞的基因特征检测与分析,增进了我们对细胞的本身特性及细胞与细胞之间互作关系的理解。正是基于单细胞检测技术在各类疾病中的研究运用,使得我们对疾病的发生发展和抗药等的了解更加深入,更加明确,也更能找到最核心、影响最大的某类细胞和基因。可以说,正是单细胞检测技术的发展和运用,极大地加速了科学研究往临床的转化和运用。
单细胞技术用于肿瘤研究。
引自:Cancer Cell. 2020 Apr 13;37(4):456-470.
虽然我们进行单细胞测序的研究目的不尽相同,但绝大多数研究是以组织样本作为研究材料。目前单细胞测序实验首先要将组织解离为单细胞悬液,再上机进行油包水、建库、测序、数据分析。而我们知道生命体是相当复杂的,以人体为例,人体是由四大组织系统组成的,包括上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织。不同组织的细胞构成、细胞特性、细胞间质组成可能有很大的差异。比如,上皮组织由密集的上皮细胞和少量细胞间质构成。结构特点是细胞结合紧密,细胞间质少;结缔组织由细胞和大量细胞间质构成,细胞间质包括基质、细丝状的纤维和不断循环更新的组织液,细胞散居于细胞间质内;肌细胞间有少量结缔组织,并有毛细血管和神经纤维等;神经组织是神经系统的主要组成成分,由神经细胞和神经胶质组成,神经细胞会有很长的突起。
人体组织分类图
这些组织差异使得单细胞悬液制备没有统一的protocol,而单细胞测序对单细胞悬液质量要求也比较高。因此需要根据组织类型,甚至是相同组织的不同疾病状态等摸索特定的实验条件,比如组织剪碎方式、酶种类和浓度选择、酶解时间选择、酶解条件选择等等。
经过多年的摸索与实践,我们已对包括人、大鼠、小鼠等在内的各类组织成功进行单细胞制备实验,为单细胞后续实验的成功开展打下了坚实的基础。包括人,大、小鼠及其他模式生物。
--部分单细胞悬液制备结果--
人-胆管癌
人-胃癌
人-肝癌
人-肠息肉
--部分人,大、小鼠制备消化经验一览--
人 | ||
成功率非常高 | ||
人-癌症脑转移 | 人-结肠息肉 | 人-牙乳头 |
人-贲门癌 | 人-口腔鳞癌 | 人-牙周/牙周膜 |
人-鼻腔肿瘤 | 人-卵泡液 | 人-胰岛 |
人-鼻上皮 | 人-脑部淋巴瘤/癌旁 | 人-粘液腺瘤 |
人-鼻息肉 | 人-尿路上皮癌/癌旁 | 人-直肠癌 |
人-鼻咽癌 | 人-膀胱 | 人-肿瘤异种移植物(PDX) |
人-扁桃体 | 人-培养原代细胞 | 人-子宫内膜间质肉瘤 |
人-肠道 | 人-前列腺癌/癌旁 | 人-PBMC |
人-肠息肉 | 人-乳腺癌转移/腋窝淋巴 | 人-乳腺癌穿刺 |
人-肠粘膜 | 人-软骨肉瘤 | 人-骨髓 |
人-肺癌穿刺/气管镜 | 人-软组织肉瘤 | 人-卵巢 |
人-肝外胆管癌 | 人-肾癌穿刺 | 人-食管癌 |
人-肝脏肿瘤 | 人-肾上腺 | 人-脑组织 |
人-甲状腺癌 | 人-肾脏 | 人-肠癌 |
人-结肠癌 | 人-胃癌穿刺 | 人-肌肉 |
人-结肠癌腹腔转移 | 人-胃癌骨转移 | 人-子宫内膜 |
成功率较高 | ||
人-脑髓母细胞瘤 | 人-黑色素瘤 | 人-淋巴癌/癌旁 |
人-舌 | 人-脑胶质瘤 | 人-膀胱癌 |
人-子宫肌瘤 | 人-肾癌 | 人-组织 |
人-腹水 | 人-心脏 | 人-脑血管 |
人-肠癌腹膜转移/癌旁 | 人-听神经瘤 | 人-半月板 |
人-肝癌穿刺样本 | 人-心脏 | 人-胆管囊肿 |
人-分选白细胞 | 人-淋巴结 | 人-息肉 |
人-肝母细胞瘤 | 人-肝癌 | 人-椎间盘 |
成功率高 | ||
人-甲状腺 | 人-肺动脉 | 人-胃炎 |
人-乳腺癌 | 人-关节膜 | 人-眼部 |
人-胆管癌 | 人-软骨 | 人-子宫骶韧带肿瘤 |
人-滑膜 | 人-脂肪 | 人-子宫蜕膜 |
人-膝关节滑膜 | 人-食管 | 人-肝内胆管癌 |
人-胎盘 | 人-牙龈 | 人-唾液腺 |
人-肺癌 | 人-肾 | 人-肺癌脑转移 |
人-肺 | 人-淋巴癌 | 人-肺泡灌洗液 |
人-结肠 | 人-甲状旁腺 | 人-动脉内膜 |
人-胃癌 | 人-肝脏 | 人-骨膜 |
人-脊柱关节突 | 人-肠韧带 | 人-肌腱 |
人-脑动静脉 | 人-骨肉瘤 | 人-胸腺 |
人-纵膈 | 人-脑动脉血管瘤 | 人-血管 |
人-前列腺 | 人-肾脏肿瘤 | 人-皮肤 |
人-肾脏穿刺 | 人-视网膜 | 人-类器官 |
有一定挑战性 | ||
人-主动脉 | 人-宫颈癌/癌旁 | 人-泪腺 |
人-颊部 | 人-口腔癌 | 人-牙根尖周 |
人-后腹膜 | 人-胃 | 人-阴道壁 |
人-舌癌 | 人-脑脊液 | 人-胰腺 |
人-动脉 | 人-疤痕 | |
人-胰腺癌肝转移 | 人-静脉/大隐静脉 | |
鼠 | ||
成功率非常高 | ||
大鼠-大脑皮层 | 小鼠-宫颈癌 | 小鼠-胸腺 |
大鼠-口腔黏膜 | 小鼠-骨骼肌 | 小鼠-血管动脉瘤 |
大鼠-皮肤 | 小鼠-颌骨 | 小鼠-胰岛 |
大鼠-全血 | 小鼠-淋巴结 | 小鼠-原代培养巨噬细胞 |
大鼠-神经节 | 小鼠-脉络膜 | 胎鼠-脑 |
大鼠-肾脏 | 小鼠-脑膜 | 胎鼠-心脏 |
大鼠-食管 | 小鼠-胚胎 | 小鼠-肺 |
大鼠-心脏 | 小鼠-皮下瘤分选淋巴细胞 | 大鼠-肺 |
小鼠-鼻腔 | 小鼠-脾脏 | 小鼠-肾脏 |
小鼠-耳膜基底膜 | 小鼠-乳腺肿瘤 | |
小鼠-肺纤维化 | 小鼠-胎盘 | |
成功率较高 | ||
小鼠-骨髓 | 小鼠-组织 | 大鼠-心肌 |
小鼠-脑 | 小鼠-肝脏 | 小鼠-胫骨/盆骨 |
大鼠-肝脏 | 大鼠-胚胎 | |
小鼠-全血 | 小鼠-卵巢 | |
成功率高 | ||
小鼠-子宫 | 小鼠-主动脉瘤 | 小鼠-胃粘膜 |
小鼠-视网膜 | 小鼠-海马 | 小鼠-耳蜗 |
小鼠-心脏 | 大鼠-胰岛 | 小鼠-胰腺癌/癌旁 |
小鼠-皮肤 | 小鼠-肠壁 | |
有一定挑战性 | ||
小鼠-结肠 | 大鼠-牙龈 | 小鼠-造血干细胞 |
大鼠-脊髓 | 小鼠-黑色素瘤 | 小鼠-血管 |
小鼠-肌肉 | 小鼠-回肠 | 小鼠-肠系膜 |
小鼠-肿瘤 | 小鼠-脑皮层 | 小鼠-膈肌 |
大鼠-脑 | 小鼠-椎间盘 | |
大鼠-下丘脑 | 小鼠-肠道 |