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单细胞技术的发展现状和研究方向是什么
作者: 苏州阿尔法 编辑: 阿尔法生物 来源: 阿尔法试剂 发布日期: 2022.04.15
信息摘要:
细胞探索和检查是生物学研究的基础,更多单细胞技术,单细胞生物,单细胞测序技术,单细胞,干细胞技术,流式细胞技术,单细胞分析等相关问题,可以进…

单细胞技术研究方向介绍

       细胞探索和检查是生物学研究的基础。然而,生物学知识的主要数量源于研究细胞群的传统方法,而不是生物学最基本的单位,即单个细胞。在这种格式中,假设细胞群在物理特征上是同质的,基因组表达和平均测量值通常会掩盖单细胞差异 。从本质上讲,生物学的许多关键领域需要只能在单细胞水平上解决的研究,例如干细胞分化和疾病进展。据计算,在前 5 次人类合子后分裂期间,每个细胞每次分裂大约有 1.3 个突变。衰老和神经退行性变期间体细胞突变增加。单细胞技术研究方向是什么?生物和物理技术的改进推进了单细胞研究,并为这些领域和许多其他领域提供了新的见解,这些领域可能产生更大的影响。在单细胞探索水平上,可以看到和分类许多差异。随着该领域的发展,这些差异已被证明是生理和生物过程的催化剂以及调节剂


单细胞测序仪

   技术和分析技术的进步一直是单细胞领域的推动力 。以前的理论现在可以及时且具有成本效益的方式进行测试。成像技术允许通过荧光二级标记的陡峭性质进行更大范围的分类,现在将 GFP 和其他特征转染到细胞系中很常见。这种转染现在可以通过病毒标记在单细胞水平上实现。

      虽然大多数单细胞技术需要分离或分离单个细胞,但组合条形码可以直接作用于细胞池。有时,分离细胞核而不是细胞并进行进一步分析,例如单核 RNA-seq以尽量减少来自其他细胞的任何污染或全神经元解离或激光字幕显微解剖遇到的降解。

单细胞技术及应用

技术

应用

相关数据


FACS
微型筏


分类和隔离


分离细胞以进行其他相关技术分析
根据目标标记对细胞进行分类以进行分组和可能的分析



1D 跟踪
Fibrillar
Microfluidics
传统 - 单细胞
3D


细胞运动


迁移率、持久性和出租车研究
可以分析细胞粘附和表型
3D 平行原生环境


生物传感器

生化分析

监测与生理过程相关的结合相互作用


支柱
微接触印刷


细胞牵引力

对细胞运动至关重要的机械数据


RT-qPCR
RNA FISH
TIVA
质谱


基因组分析


基因表达谱
一些技术的空间信息


                                                                             表 1。单细胞技术、应用和相关生成数据。

单细胞研究的一个主要限制是确保可以对大量生成的数据进行逻辑和成功的分析。在单细胞蛋白质组和基因组分析中尤其如此。随着技术的不断完善,以系统和有意义的方式全面解释数据的能力将变得至关重要。通过图像采集监测单个细胞正在迅速增加研究人员可用的实验方法。开源和专有软件可以编译大量图像并生成全面的延时图像,从而使更复杂的技术变得易于重现。表 1 显示了当前使用的一些关键方法,以及对产生的相关数据和相关生物学研究领域的解释。

技术

优点

缺点

流式细胞仪


高通量
可以同时筛选多个标记
成熟的技术



需要大量细胞群,这需要细胞通过传代生长
高流速会损坏细胞
不适合所有细胞类型


微型筏


需要少量
细胞 可以研究所有细胞类型



需要特殊设施才能产生
有限的标记筛选


2。细胞分选和分离技术的比较。

单细胞分析-流式细胞技术和微筏阵列技术

单个细胞通常可以在显微镜下手动拾取 。除了手动方法,特定的排序方法是单细胞策略的关键组成部分。微流体技术的进步极大地提高了这些方法的通量,将能够分析的细胞数量增加到相关水平。荧光激活细胞分选 (FACS) 是一种成熟的方法,适用于广泛的应用。然而,新的微打印方法,如微筏阵列正在迅速为该领域做出贡献,并且似乎是当前的选方法

      FACS是流式细胞仪的流行工具。它成为生物学中的一种标准工具,用于分选具有现成来源的不同单克隆抗体的活细胞。抗体与荧光团连接,并在细胞悬液中筛选所需的标记。通过激光对细胞进行分类,以根据抗体的结合测量荧光特性,并将其分类为相应的类别。流速在 FACS 中至关重要,以确保在任何给定时间只有一个细胞通过激光。可用的不同荧光团的数量限制了可以在任何时候筛选的参数数量。通过 FACS NeuN 染色的细胞进行分类是单神经元研究的常用方法 。多种标记和染料可用于对具有独特标记表达的细胞进行分类。例如,B Shen 等人通过多种标记物分离出骨髓造血细胞和脾细胞。

微型筏是微米大小的孔,当细胞分离物流过它们时,平均存在零个或一个细胞。附着方法可以是磁性的、聚苯乙烯的或生物的 ,并将细胞牢固地固定在适当的位置。在识别出感兴趣的细胞后,可以使用微针或其他类似技术将细胞与微筏一起移出。尺寸通常在数千口井中,但如果需要,可以扩展到数百万甚至更多。

微筏阵列已被用于对具有高存活率的贴壁细胞进行分类以进行植入。相对于 FACS,微筏阵列不需要高细胞群或流速;这两者都可能导致细胞表型的变异。因此,它是所有细胞类型(包括脆弱细胞)的可行选择。此外,它是干细胞和原代细胞系的理想选择,因为达到适当浓度所需的传代次数较少,可防止对多能性、基因表达和表型异质性造成不可逆的改变 。分类后,微筏阵列还可以通过充当微载体来帮助植入伤口愈合和再生应用。微载体的使用已被证明可以增加肝脏、心脏和肺组织的愈合,而微筏有助于筛选贴壁细胞,这是有效植入所需的。

微流体,例如液滴微流体 Fluidigm C1 系统或 10X 基因组学系统  ,也是分离单细胞的重要工具


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