隨著能夠解析單細(xì)胞信息的微流控和基因檢測(cè)工具的日益普及,對(duì)生物學(xué)的認(rèn)識(shí)也在不斷深入。更重要的是,實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞RNA測(cè)序的能力可以對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,并以高生物分辨率提供有關(guān)流行性、異質(zhì)性和基因表達(dá)的信息。然而,大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室缺乏將單細(xì)胞正確分選到96孔板或384孔板的工具,也沒有能力制定復(fù)雜的RNA-Seq方案。通過將WOLF細(xì)胞分選儀(NanoCellect)和QIAseq UPX 3' RNAseq試劑盒(QIAGEN)這兩種技術(shù)結(jié)合起來,我們制定了一套完整的工作流程解決方案,相較于傳統(tǒng)方法更加簡便,提高了單細(xì)胞RNA-Seq檢測(cè)能力和實(shí)驗(yàn)靈活性。
在此,我們將概述完整的工作流程:從細(xì)胞檢測(cè)、單細(xì)胞分選到使用QIAseq UPX試劑盒進(jìn)行單細(xì)胞RNA-Seq實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。此外,我們還舉例說明了典型的數(shù)據(jù)分析工作流程:從處理FCS流式數(shù)據(jù)到使用GeneGlobe NGS分析中心的集成云進(jìn)行RNASeq數(shù)據(jù)分析。
傳統(tǒng)的細(xì)胞分揀機(jī)使用高壓氣溶膠-電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)技術(shù),而WOLF則不同,它使用微流控細(xì)胞分選技術(shù),在小于2 psi的壓力下溫和地分揀細(xì)胞。WOLF使用蠕動(dòng)泵和低壓壓電硒鼓,將細(xì)胞準(zhǔn)確地分揀到2個(gè)不同的腔室(下圖A)。微流控是一次性無菌使用的,與細(xì)胞培養(yǎng)基等特定應(yīng)用緩沖液兼容。這樣就不會(huì)發(fā)生樣品交叉污染,樣品接觸到的所有東西都是完全一次性的(下圖B)。此外,WOLF和N1單細(xì)胞分裝機(jī)的體積不到2立方英尺,可以直接放置在生物安全柜中,實(shí)現(xiàn)完全無菌的環(huán)境,降低污染風(fēng)險(xiǎn)(下圖C)。此外,WOLF還支持富集分選和單細(xì)胞分選兩種模式(下圖D)。
N1可將1至100個(gè)細(xì)胞直接分裝到96或384孔板中。此外,與細(xì)胞打印機(jī)和有限稀釋法相比,WOLF和N1有5個(gè)檢測(cè)參數(shù),可提供更高的單細(xì)胞檢測(cè)率和活死細(xì)胞分辨率。為了證明WOLF從死亡細(xì)胞和碎片中分選出有活力細(xì)胞的能力,將熱處理(死亡)的CHO細(xì)胞和健康的CHO細(xì)胞按50:50的比例混合,分選后分配到96孔板中。混合細(xì)胞用碘化丙啶染色,以標(biāo)記死細(xì)胞。然后用WOLF從樣品中分辨出死細(xì)胞(下圖A)。分析結(jié)果顯示,60%的細(xì)胞為死細(xì)胞。分選后的分析表明,WOLF能夠?qū)⑺兰?xì)胞/碎片減少到只有6%(下圖B)。然后根據(jù)PI陰性/存活細(xì)胞門將健康的CHO細(xì)胞分選到96孔細(xì)胞培養(yǎng)板中(下圖B)。使用Synentec NyOne成像儀分析單細(xì)胞噴點(diǎn)效率(下圖C)。共分析了9個(gè)板。結(jié)果顯示,WOLF-N1在96孔板上的單細(xì)胞噴點(diǎn)效率平均為85%。這些結(jié)果與分選對(duì)照相似(下圖D),表明WOLF-N1平臺(tái)能夠溫和地分選細(xì)胞,而不會(huì)造成細(xì)胞死亡。
WOLF-N1平臺(tái)除了能在孔板上分選外,還能直接在PCR板上分選,WOLFviewer軟件能檢測(cè)分裝的單細(xì)胞的熒光強(qiáng)度(下圖A、B)。為了確定和比較N1的分揀效率,將beads分配到8個(gè)96孔培養(yǎng)板(對(duì)照)和13個(gè)96孔PCR板中。細(xì)胞培養(yǎng)板和PCR板的分選效率差異不大(下圖C)。細(xì)胞培養(yǎng)板的平均置板率為98%,而PCR板的平均置板率為90%。此外,單細(xì)胞置板率是根據(jù)每孔檢測(cè)到的基因轉(zhuǎn)錄組數(shù)量確定的。使用N1分選兩板293T細(xì)胞,然后使用Qiagen UPX 3'轉(zhuǎn)錄組試劑盒完成文庫制備。每孔估計(jì)細(xì)胞數(shù)定義為:<100個(gè)基因= 0個(gè)細(xì)胞,100-1499個(gè)基因=每孔1個(gè)細(xì)胞,1500個(gè)以上基因=每孔2個(gè)或更多細(xì)胞。我們估計(jì),在96孔板中,1號(hào)板72%的孔有1個(gè)細(xì)胞,2號(hào)板92%孔有1個(gè)細(xì)胞(下圖B)。這些結(jié)果表明,N1能夠成功地將單個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)到PCR板中,并產(chǎn)生單細(xì)胞RNA測(cè)序結(jié)果。
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