单细胞测序追踪细胞生长发育细节 张仪19301010043 技术原理:单细胞测序( single-cell RNA-seq)是一种通过分离组织成为单个细 胞而进行单细胞基因组研究的技术。 将实体组织( solid tissue)分离为单个细胞并从中分离出RNA进行逆转录 ( RT, reverse transcription)及第二链合成( second strand synthesis)得到cDNA, 通过IVT和OR技术得到扩增RNA,再通过RT和PCR技术得到扩增cDNA 并得到序列库( sequencing library)成为序列( sequencing),得到单细胞表达谱 ( single-cell expression profiles),从而利用聚类分析( clustering)进行细胞类型识 g(cell types identification) Single Cell RNA Sequencing Workflow RT& Second-strand e-● nthesis Solid Tissue Dissociation Single Cell Isolation RNA CDNA OR Amplified RNA Cell Types Identification Clustering Single-cell Sequencing Sequencing Library Amplified cDNA Expression Profiles 技术应:单细胞测序可与其他新技术(如 CRISPR基因编辑技术、荧光标记 技术、计算生物等技术)结合,对活体细胞发育细节进行追踪,甚至追踪其后
单细胞测序追踪细胞生长发育细节 张仪 19301010043 技术原理：单细胞测序（single-cell RNA-seq）是一种通过分离组织成为单个细 胞而进行单细胞基因组研究的技术。 将实体组织（solid tissue）分离为单个细胞并从中分离出 RNA 进行逆转录 （RT,reverse transcription）及第二链合成（second strand synthesis）得到 cDNA， 通过 IVT 和 OR 技术得到扩增 RNA，再通过 RT 和 PCR 技术得到扩增 cDNA， 并得到序列库（sequencing library）成为序列（sequencing），得到单细胞表达谱 （single-cell expression profiles），从而利用聚类分析（clustering）进行细胞类型识 别（cell types identification）。 技术应用：单细胞测序可与其他新技术（如 CRISPR 基因编辑技术、荧光标记 技术、计算生物等技术）结合，对活体细胞发育细节进行追踪，甚至追踪其后
代细胞的发育细节,从而研究细胞的生长、分化等过程(如监测斑马鱼的一个 细胞分化为25种不同类型细胞的过程,或是监测青蛙器官形成早期阶段的发育 过程),探究在此过程中各个基因的激活休眠情况、各个细胞的活动情况,以期 应用于人类胚胎学,研究一些疾病如畸形、癌症、糖尿病的致病机理,助于临 床诊断、预防及治疗。未来发展前景,可与新的显微镜技术结合。 stage high 50% epiboly 75% epiboly 6-somite B #s C 50% epiboly (5.3 hpf) timepoint hpf 3.3 5.3 somitogenesis 6-somite X E EVLPeriderm +otic) 46· Primordial Germ Cells ● Axial Mesoderm Neural Plate Deep Layer Blastomeres Other Mesendoderm Tailbud Adaxial Cells /Endoderm Pan hematopoietic(ICM) Cephalic Mesoderm o Paraxial Mesoderm e Endoderm eural Ectoderm Primordial Germ Cells e Lateral Mesoderm (图为对斑马鱼细胞分化的追踪) 技术优点: 1、利于追踪分析每个细胞中单个分子在细胞生长发育过程中的活动情况,检测
代细胞的发育细节，从而研究细胞的生长、分化等过程（如监测斑马鱼的一个 细胞分化为 25 种不同类型细胞的过程，或是监测青蛙器官形成早期阶段的发育 过程），探究在此过程中各个基因的激活休眠情况、各个细胞的活动情况，以期 应用于人类胚胎学，研究一些疾病如畸形、癌症、糖尿病的致病机理，助于临 床诊断、预防及治疗。未来发展前景，可与新的显微镜技术结合。 （图为对斑马鱼细胞分化的追踪） 技术优点： 1、利于追踪分析每个细胞中单个分子在细胞生长发育过程中的活动情况，检测
不同基因的激活休眠对于各个过程的独立作用及相互作用(如协同、拮抗)(发 展前景好、未来应用面广) 2、与其他技术结合后可跟踪谱系分支和新的细胞类型形成的过程。 该技术有自己的一套软件分析包 技术缺点 1、仅凭该技术无法显示细胞如何与相邻细胞相互作用或识别细胞后代,必须结 合其他技术 2、相比普通的mRNA转录组,取材要求更高 3、转录本捕获效率低,不同细胞间的扩增量差异带来的较大误差 4、测序平台的选择要求较苛刻,因实验而异 5、传统转录组的分析软件不适用于该技术 参考文献: Science2018年度十大科学发现 Analysis of single cell RNA-seq data https://scrnaseq-course.cogsanger.ac.uk/website/index.html 选择这个技术的原因在于其发展前景、对于临床应用的巨大意义。“一天 之内3篇sci、2篇cel”,其值得关注度可见一斑。 个人的认识是,生物研究有对知识本身、世界本质的刨根问底、一探究竟 的渴求,一如滥觞于古希腊先哲的穷问之思,当然也有致用之意;生物技术硏 究则更倾向于真正的应用、造福人类社会了 单细胞测序技术早已被发明,但直到近年来科学家才真正将其与其他生物 技术结合起来开展突破性的研究,例如斑马鱼细胞分化的研究、青蛙器官发育 的研究。也许世代更迭,我们看不到那些困扰着我们的疑难杂症真正完全被人
不同基因的激活休眠对于各个过程的独立作用及相互作用（如协同、拮抗）（发 展前景好、未来应用面广） 2、与其他技术结合后可跟踪谱系分支和新的细胞类型形成的过程。 3、该技术有自己的一套软件分析包 技术缺点： 1、仅凭该技术无法显示细胞如何与相邻细胞相互作用或识别细胞后代，必须结 合其他技术 2、相比普通的 mRNA 转录组，取材要求更高 3、转录本捕获效率低，不同细胞间的扩增量差异带来的较大误差 4、测序平台的选择要求较苛刻，因实验而异 5、传统转录组的分析软件不适用于该技术 参考文献：Science 2018 年度十大科学发现 Analysis of single cell RNA-seq data https://scrnaseq-course.cog.sanger.ac.uk/website/index.html 选择这个技术的原因在于其发展前景、对于临床应用的巨大意义。“一天 之内 3 篇 sci、2 篇 cell”，其值得关注度可见一斑。 个人的认识是，生物研究有对知识本身、世界本质的刨根问底、一探究竟 的渴求，一如滥觞于古希腊先哲的穷问之思，当然也有致用之意；生物技术研 究则更倾向于真正的应用、造福人类社会了。 单细胞测序技术早已被发明，但直到近年来科学家才真正将其与其他生物 技术结合起来开展突破性的研究，例如斑马鱼细胞分化的研究、青蛙器官发育 的研究。也许世代更迭，我们看不到那些困扰着我们的疑难杂症真正完全被人
类攻克的那天,现在的科学家们所做的也许无法直接作用于我们现在的人身 上;但不难想象,在此技术及其与其他技术结合发展成熟至足够应用于临床研 究时,我们可以此对癌症、糖尿病等令现在的人束手无策的疾病进行研究,追 踪基因水平、基因组水平、细胞水平上产生的异变,从而更有针对性地预防、 诊治,为人类造福。期待着那一天的到来
类攻克的那天，现在的科学家们所做的也许无法直接作用于我们现在的人身 上；但不难想象，在此技术及其与其他技术结合发展成熟至足够应用于临床研 究时，我们可以此对癌症、糖尿病等令现在的人束手无策的疾病进行研究，追 踪基因水平、基因组水平、细胞水平上产生的异变，从而更有针对性地预防、 诊治，为人类造福。期待着那一天的到来