背景 典型的なヒト細胞には、約 2 × 33 億塩基対の DNA と 6 億塩基の mRNA が含まれています。通常、サンガー シーケンシング や次世代シーケンシング などの従来の方法で DNA または RNA のシーケンスを行うには、数百万個の細胞の混合物が使用されます。単一細胞からの DNA および RNA のディープ シーケンシングにより、細胞機能を広範囲に調査できます。[ 1 ] 典型的な次世代シーケンシング実験と同様に、シングルセル シーケンシング プロトコルには、一般的に、単一細胞の分離、核酸の 抽出と増幅 、シーケンシングライブラリーの 調製、シーケンシング、およびバイオ インフォマティクス データ解析のステップが含まれます。バルク細胞からのシーケンシングよりも、シングルセル シーケンシングを実行する方が困難です。単一細胞からの出発材料の量が最小限であるため、分解、サンプルの損失、および汚染がシーケンシング データの品質に顕著な影響を及ぼします。さらに、使用される核酸の数がピコグラムレベルであるため、[ 4 ] シングルセルシーケンスのサンプル調製中に強力な増幅が必要になることが多く、その結果、カバレッジの不均一性、ノイズ、およびシーケンスデータの不正確な定量化が生じます。
近年の技術進歩により、シングルセルシーケンスは、一見不可能に見える一連の問題に取り組むための有望なツールとなっています。例えば、異種サンプル、希少な細胞型、細胞系統関係、体細胞組織のモザイク現象 、培養できない微生物の解析、疾患の進化などはすべて、シングルセルシーケンスによって解明できます。[ 5 ] シングルセルシーケンスは、Nature Publishing Groupによって2013年の年間最優秀手法に選ばれました。[ 6 ]
ゲノム(DNA)シーケンス単一細胞DNAゲノムシーケンスでは、単一細胞を分離し、ゲノム全体または関心領域を増幅し、シーケンスライブラリを構築し、次に次世代DNAシーケンス(例えば、Illumina 、Ion Torrent )を適用します。単一細胞DNAシーケンスは、哺乳類システムで正常な生理機能と疾患を研究するために広く適用されています。単一細胞解像度により、癌の発生または治療反応における遺伝的モザイク現象または腫瘍内遺伝的異質性の役割を明らかにすることができます。 [ 7 ] マイクロバイオームの文脈では、単一の単細胞生物 のゲノムは、単一増幅ゲノム(SAG)と呼ばれます。単一細胞DNAシーケンスの進歩により、複雑なマイクロバイオームに存在する培養されていない原核生物種からゲノムデータを収集することが可能になりました。[ 8 ] SAGは完全性が低く、大きなバイアスがあるという特徴がありますが、最近の計算の進歩により、複合SAGからほぼ完全なゲノムを組み立てることが可能になりました。[ 9 ] 微生物から得られたデータは、将来的に培養のプロセスを確立する可能性がある。[ 10 ] シングルセルシーケンスで使用されるゲノムアセンブリツールには、SPAdes 、IDBA-UD、Cortex、およびHyDAが含まれる。[ 11 ]
方法 この図は、シングルセルゲノムシーケンスのワークフローを示しています。MDAは、多重置換増幅法(Multiple Displacement Amplification)の略です。 100種類以上の異なるシングルセルオミクス手法のリスト が公開されている。[ 12 ]
多重置換増幅法(MDA) は広く用いられている技術であり、細菌由来のフェムトグラム単位 のDNAをマイクログラム単位まで増幅 してシーケンス解析に利用することができます。MDA反応に必要な試薬には、ランダムプライマーとバクテリオファージ φ29由来のDNAポリメラーゼが含まれます。30℃の等温反応において、DNAは付属の試薬を用いて増幅されます。ポリメラーゼが 新しい鎖を合成する過程で、鎖置換反応が起こり、各鋳型DNAから複数のコピーが合成されます。同時に、以前に伸長された鎖は置換されます。MDA産物の長さは約12kbで、最大で約100kbに達するため、DNAシーケンス解析に利用できます。[ 10 ] 2017年に、φ29ポリメラーゼの耐熱性変異体を利用したWGA-Xと呼ばれるこの技術の大幅な改良が導入され、特にG+C含量 の高い細胞からのゲノム回収率が向上した。[ 13 ] MDAは、マイクロ流体液滴ベースのシステムにも実装され、高度に並列化された単一細胞全ゲノム増幅を実現している。DNA捕捉と増幅のために単一細胞を液滴に封入することで、この方法は従来のMDAと比較してバイアスが低減され、スループットが向上している。[ 14 ]
もう1つの一般的な方法はMALBAC です。[ 15 ] MDAと同様に、この方法は等温増幅から始まりますが、プライマーは下流のPCR増幅 のための「共通」配列で挟まれています。予備増幅産物が生成されると、共通配列は自己連結と「ループ」の形成を促進し、それ以上の増幅を防ぎます。MDAとは対照的に、高度に分岐したDNAネットワークは形成されません。代わりに、ループは別の温度サイクルで変性され、断片がPCRで増幅されます。MALBACはマイクロ流体デバイスにも実装されていますが、ナノリットル液滴へのカプセル化によって増幅性能が大幅に改善されませんでした。[ 16 ]
MDAとMALBACを比較すると、MDAの方がゲノムカバレッジは優れているが、MALBACはゲノム全体にわたってより均一なカバレッジを提供する。MDAはSNPの 同定に効果的である一方、MALBACはコピー数変異の検出に適している。マイクロ流体デバイスを用いたMDAはバイアスとコンタミネーションを大幅に低減するが、MALBACで使用される化学反応は、同様の効率向上効果は期待できない。
ゲノム構造変異 の発見に特に適した方法は、シングルセルDNAテンプレート鎖シーケンス (別名Strand-seq)です。 [ 17 ] リードの向き、リードの深度、およびハプロタイプの位相の共同モデリングを使用するシングルセル3チャネル処理の原理を使用することで、Strand-seqは、サイズが200kb以上の体細胞構造変異 クラスの全スペクトルの発見を可能にします。Strand-seqは、単一細胞における体細胞遺伝子変異 クラスの同定のための全ゲノム増幅ベースの方法の限界を克服します。[ 18 ] これは、リードキマーによるコールアーティファクトの影響を受けにくく(詳細は後述のセクションで説明します)、ドロップアウトの影響も少ないためです。各方法には異なる利点があるため、方法の選択はシーケンスの目的に依存します。[ 7 ]
制限事項 個々の細胞ゲノムのMDAは、ゲノムカバレッジが非常に不均一になる、つまり、テンプレートのさまざまな領域が相対的に過剰に表現されたり、過少に表現されたりして、一部の配列が失われる結果となる。このプロセスには、a) ランダムな領域の確率的な過剰増幅と過少増幅、および b) 高 %GC 領域に対する系統的なバイアスの 2 つの要素がある。確率的な要素は、同じ細胞タイプの単一細胞MDA反応をプールしたり、蛍光in situハイブリダイゼーション (FISH) を使用したり、シーケンス後の確認を行ったりすることで対処できる。[ 10 ] 高 %GC 領域に対するMDAのバイアスは、WGA-X と呼ばれるプロセスのように、耐熱性ポリメラーゼを使用することで対処できる。[ 13 ]
ヒトゲノム の遺伝的変異の大部分を占める一塩基多型 (SNP)とコピー数多型 (CNV)は、単一細胞シーケンスにおいて、単一細胞から抽出されるDNAの量が限られていることと同様に問題となる。DNA量が少ないため、増幅後であっても、カバレッジが低くエラーが発生しやすいため、DNAの正確な解析には問題が生じる。MDAでは、平均ゲノムカバレッジは80%未満であり、シーケンスリードでカバーされていないSNPは除外される。さらに、MDAはアレル 脱落率が高く、ヘテロ接合サンプルからのアレルを検出できない。現在、さまざまなSNPアルゴリズムが使用されているが、単一細胞シーケンスに特化したものはない。CNVを用いたMDAでは、真のCNVを隠蔽する偽のCNVを特定するという問題も生じる。これを解決するために、偽のCNVからパターンを生成できる場合、アルゴリズムはこのノイズを検出して除去し、真の変異を生成することができる。[ 19 ]
Strand-seq は 、遺伝子変異検出のための全ゲノム増幅に基づく方法の限界を克服します。Strand-seq は、CNV またはコピーバランス構造変異クラスの境界 (またはブレークポイント) を越えるリード (またはリード ペア) を必要としないため、全ゲノム増幅に基づくシングル セル法の一般的なアーティファクト (変異ブレークポイントでのリードの欠落やリード キメラによる変異検出のドロップアウトなど) の影響を受けにくくなっています。[ 7 ] [ 18 ] Strand-seq は、ブレーク-融合-ブリッジ サイクル やクロモスリプシス イベント、バランスのとれた逆位、コピー数バランスまたは不均衡な転座など、少なくとも 200kb のサイズの構造変異 クラスの全スペクトルを検出します。[ 18 ] Strand-seq による構造変異のコールは染色体長ハプロタイプ によって解決され、これにより変異コールの特異性がさらに高まります。[ 18 ] 現在の制限として、Strand-seq ではブロモデオキシウリジン (BrdU)を使用した鎖特異的標識のために分裂細胞が必要であり、可動性要素の挿入 など、200kb 未満のサイズの変異は検出できません。
DNAメチロームシーケンス 単一細胞DNAメチル化シーケンスの1つの方法。[ 30 ] 単一細胞DNAメチロームシーケンスは、DNAメチル化 を定量化する。自然界には、5-メチルシトシン (5mC)、5-ヒドロキシメチルシトシン (5hmC)、6-メチルアデノシン (6mA)、4-メチルシトシン(4mC)など、いくつかの既知のメチル化タイプが存在する。真核生物、特に動物では、5mCはゲノム全体に広く分布しており、転移因子を 抑制することで遺伝子発現の調節に重要な役割を果たしている。[ 31 ] 個々の細胞で5mCをシーケンスすることで、単一の組織または集団由来の遺伝的に同一の細胞間でエピジェネティックな変化がどのように異なる表現型の細胞を生み出すかを明らかにすることができる。
方法 ビスルフィットシーケンスは 、単一細胞で 5mC を検出およびシーケンスするためのゴールドスタンダードとなっています。[ 32 ] ビスルフィットによる DNA の処理は、シトシン残基をウラシルに変換しますが、5-メチルシトシン残基は影響を受けません。したがって、ビスルフィットで処理された DNA には、メチル化されたシトシンのみが残ります。メチロームの読み取り結果を得るには、ビスルフィット処理された配列を未修飾のゲノムにアラインメントします。全ゲノムビスルフィットシーケンスは、2014 年に単一細胞で達成されました。[ 33 ] この方法は、ビスルフィット断片化の前にシーケンスアダプターを追加するという通常の手順に伴う DNA の損失を克服します。代わりに、アダプターは DNA がビスルフィットで処理および断片化された後に追加され、すべての断片が PCR によって増幅されます。[ 34 ] ディープシーケンシングを用いるこの方法は、各細胞内の全CpGの約40%を捕捉します。既存の技術では、5mCマークがポリメラーゼによってコピーされないため、亜硫酸水素塩処理前にDNAを増幅することはできません。
シングルセル縮小表現バイサルファイトシーケンス (scRRBS) は別の方法です。[ 35 ] この方法は、メチル化シトシンが CpG アイランド (CGI) に集積する傾向を利用して、CpG 含有量の高いゲノム領域を濃縮します。これにより、全ゲノムバイサルファイトシーケンスと比較してシーケンスのコストが削減されますが、この方法のカバレッジが制限されます。RRBSを バルクサンプルに適用すると、遺伝子プロモーター内の CpG サイトの大部分が検出されますが、遺伝子プロモーター内のサイトは、ゲノム全体の CpG サイトの 10% にすぎません。[ 36 ] シングルセルでは、バルクサンプルからの CpG サイトの 40% が検出されます。カバレッジを増やすために、この方法は少数のシングルセルのプールにも適用できます。20 個のプールされたシングルセルのサンプルでは、バルクサンプルからの CpG サイトの 63% が検出されました。単一細胞をプールすることは、メチロームのカバレッジを高めるための戦略の一つであるが、細胞集団の不均一性を不明瞭にしてしまうという欠点がある。
制限事項 ビスルフィットシーケンスは5mC検出に最も広く使用されている方法ですが、化学処理が過酷でDNAを断片化および劣化させます。この影響は、バルクサンプルから単一細胞に移行すると悪化します。DNAメチル化を検出する他の方法としては、メチル化感受性制限酵素があります。制限酵素は、DpnI による6mAなどの他のタイプのメチル化の検出も可能にします。[ 37 ] ナノポアベースのシーケンスは、 元のDNAを断片化または変更することなく直接メチル化シーケンスを行う方法も提供します。ナノポアシーケンスは、6mAと4mCが優勢な細菌のメチロームのシーケンスに使用されています(真核生物では5mCが優勢です)が、この技術はまだ単一細胞にスケールダウンされていません。[ 38 ]
アプリケーション 単一細胞DNAメチル化シーケンスは、遺伝的に類似した細胞におけるエピジェネティックな差異を調査するために広く用いられてきた。これらの方法の開発中に検証するために、混合集団の単一細胞メチロームデータは階層的クラスタリングによって分類され、異なる細胞型が特定された。[ 35 ] もう一つの応用例は、初期発生の最初の数回の細胞分裂中の単一細胞を研究し、単一の胚から異なる細胞型がどのように出現するかを理解することである。[ 39 ] 単一細胞全ゲノムビスルフィットシーケンスは、循環腫瘍細胞(CTC)などの癌における希少だが非常に活性の高い細胞型を研究するためにも用いられてきた。[ 40 ]
2015年時点におけるマウス(Mus musculus) の単一細胞メチル化シーケンス法の網羅率の比較
トランスポザーゼアクセス可能なクロマチンシーケンス(scATAC-seq)単一細胞トランスポザーゼアクセス可能なクロマチンシーケンスは、ゲノム全体にわたるクロマチンアクセス可能性をマッピングします。トランスポザーゼは、シーケンスアダプターをクロマチンのオープン領域に直接挿入し、それらの領域を増幅およびシーケンスできるようにします。[ 41 ]
方法 scATAC-Seqにおけるライブラリー調製のための2つの方法は、スプリットプール細胞インデックス法とマイクロ流体技術に基づいている。
トランスクリプトームシーケンス(scRNA-seq)マイクロアレイ やバルクRNAシーケンス などの標準的な方法では、多数の細胞集団からのRNA発現を解析します。これらの測定では、混合細胞集団内の個々の細胞間の重要な違いが不明瞭になる可能性があります。[ 42 ] [ 43 ]
シングルセルRNAシーケンス(scRNA-seq)は個々の細胞の発現プロファイル を提供し、 2020年現在、細胞の状態と表現型を定義するためのゴールドスタンダードと考えられています。 [ 44 ] 利用可能な材料の量が少ないため、各細胞によって発現されるすべてのRNAに関する完全な情報を得ることは不可能ですが、遺伝子クラスタリング解析 によって遺伝子発現パターンを特定することができます。[ 45 ] これにより、これまで見たことのない細胞集団内の希少な細胞タイプが明らかになる可能性があります。たとえば、神経芽腫腫瘍組織に対してscRNA-seqを実施した科学者グループが、新しい治療アプローチにとって魅力的な可能性のある希少な汎神経芽腫癌細胞を特定しました。[ 46 ]
方法 シングルセルRNAシーケンスワークフロー 現在のscRNA-seqプロトコルでは、単一細胞とそのRNAを分離し、バルクRNA-seqと同じ手順(逆転写 (RT)、増幅、ライブラリー生成、シーケンス)に従います。初期の方法では、個々の細胞を別々のウェルに分離していましたが、最近の方法では、マイクロ流体デバイス内の液滴に個々の細胞を封入し、そこで逆転写反応を行い、RNAをcDNAに変換します。各液滴には、単一細胞由来のcDNAを一意に標識するDNA「バーコード」が付いています。逆転写が完了すると、特定の細胞からの転写産物は固有のバーコードによって識別されるため、多くの細胞からのcDNAを混合してシーケンスすることができます。[ 47 ] [ 48 ]
scRNA-Seq の課題には、細胞内の mRNA の初期相対存在量を維持することと、希少な転写産物を特定することが含まれます。[ 49 ] 逆転写ステップは、RT 反応の効率によって、最終的にシーケンサーで分析される細胞の RNA 集団の量が決まるため、非常に重要です。逆転写酵素のプロセス性 と使用されるプライミング戦略は、全長 cDNA の生成と、遺伝子の 3' または 5' 末端に偏ったライブラリの生成に影響を与える可能性があります。
増幅ステップでは、現在、cDNA の増幅に PCR または in vitro 転写 (IVT) が使用されています。PCR ベースの方法の利点の 1 つは、全長 cDNA を生成できることです。ただし、特定の配列 (例えば、GC 含有量やスナップバック構造) に対する PCR 効率が異なると、指数関数的に増幅され、不均一なカバレッジのライブラリが生成される可能性があります。一方、IVT によって生成されたライブラリは PCR による配列バイアスを回避できますが、特定の配列が非効率的に転写され、配列のドロップアウトや不完全な配列の生成を引き起こす可能性があります。[ 1 ] [ 42 ] いくつかの scRNA-seq プロトコルが発表されています。Tang ら、[ 50 ] STRT、[ 51 ] SMART-seq、[ 52 ] SORT-seq、[ 53 ] CEL-seq、[ 54 ] RAGE-seq、[ 55 ] Quartz-seq。[ 56 ] および C1-CAGE。[ 57 ] これらのプロトコルは、逆転写、cDNA合成および増幅の戦略、配列特異的バーコード( UMI など)に対応できる可能性、またはプールされたサンプルを処理できる能力の点で異なります。 [ 58 ]
2017年には、REAP-seq [ 59 ] および CITE-seq [ 60 ] として知られるオリゴヌクレオチド標識抗体を介して単一細胞のmRNAおよびタンパク質発現を同時に測定する2つのアプローチが導入されました。パッチクランプを使用した電気生理学的記録後に細胞内容物を収集することで、神経科学で着実に普及しつつあるPatch-Seq 法 の開発も可能になりました。 [ 61 ]
このシングルセルRNAシーケンスプラットフォームは、マイクロ流体パーティションを使用して単一細胞を捕捉し、次世代シーケンス (NGS)cDNAライブラリ を準備することにより、細胞ごとにトランスクリプトームを分析することを可能にします。[ 62 ] 液滴ベースのプラットフォームは、油滴に単一細胞を捕捉することにより、多数の個々の細胞でmRNAの大規模並列シーケンスを可能にします。[ 63 ]
全体として、最初の段階では個々の細胞が別々に捕捉されて溶解され、次にmRNA の逆転写 (RT)が行われ、cDNAライブラリーが得られます。mRNAを選択するために、RTはmRNA分子のポリ(A)テールに特異的に結合するデオキシチミン(オリゴdT) プライマー の一本鎖配列を使用して行われます。その後、増幅されたcDNAライブラリーはシーケンスに使用されます。[ 64 ]
そこで、この方法の最初のステップは、単一細胞のカプセル化とライブラリーの調製です。細胞は、自動装置によってゲルビーズインエマルジョン(GEM)にカプセル化されます。これらの小胞を形成するために、自動装置はマイクロ流体チップ を使用し、すべてのコンポーネントをオイルと組み合わせます。各機能的なGEMには、単一の細胞、単一のゲルビーズ、およびRT試薬が含まれています。ゲルビーズには、4つの異なる部分から構成されるオリゴヌクレオチドが結合されています。PCRプライマー (シーケンスに必須)、10Xバーコード付きオリゴヌクレオチド、ユニーク分子識別子(UMI)配列、ポリdT配列(ポリアデニル化 mRNA分子の捕捉を可能にする)。[ 65 ] 各GEM反応小胞内で、単一の細胞が溶解され、逆転写されます。同じ細胞からのcDNAは、共通の10Xバーコードによって識別されます。さらに、UMIの数は遺伝子発現レベルを表し、その分析により変動性の高い遺伝子を検出できます。これらのデータは、細胞表現型の分類または新しいサブポピュレーションの識別によく使用されます。[ 66 ]
プラットフォームの最終ステップはシーケンスです。生成されたライブラリは、シングルセル全トランスクリプトームシーケンスまたはターゲットシーケンスワークフローに直接使用できます。シーケンスは、Illumina ダイシーケンス 法を使用して実行されます。このシーケンス法は、合成によるシーケンス (SBS) 原理と、各単一ヌクレオチドの識別を可能にする可逆的ダイターミネーターの使用に基づいています。一方の端で転写配列を、もう一方の端でバーコードと UMI を読み取るために、ペアエンドシーケンスリーダーが必要です。[ 67 ]
液滴ベースのプラットフォームは、高いスループットにより希少な細胞タイプの検出を可能にします。実際、単一の細胞懸濁液から1サンプルあたり500~20,000個の細胞が捕捉されます。このプロトコルは簡単に実行でき、最大65%の高い細胞回収率を実現します。液滴ベースのプラットフォームの全体的なワークフローは8時間で完了するため、10時間かかるマイクロウェルベースの方法(BD Rhapsody)よりも高速です。ただし、新鮮なサンプルが必要であることや、最終的に検出されるmRNAが10%に過ぎないといった制限事項があります。
液滴ベースの方法とマイクロウェルベースの方法の主な違いは、細胞を分割するために使用される技術です。[ 64 ]
制限事項 ほとんどのRNA-seq法は、 mRNAを濃縮し、豊富で情報のないrRNAを除去するためにポリ(A)テールの 捕捉に依存しています。そのため、多くの場合、ポリアデニル化されたmRNA分子のシーケンスに限定されます。しかし、最近の研究では、遺伝子発現制御における長鎖非コードRNAやマイクロRNAなどの非ポリ(A)RNAの重要性が認識され始めています。Small-seqは、哺乳類細胞内のマイクロRNA、tRNAの断片、小型核小体RNAなどの小型RNA(<300ヌクレオチド)を捕捉するシングルセル法です。[ 68 ] この方法は、「オリゴヌクレオチドマスク」(高存在量の5.8S rRNA分子の捕捉を阻害する)とサイズ選択を組み合わせて、他の高存在量のrRNA分子などの大型RNA種を除外します。長い非コードmRNA、ヒストンmRNA、環状RNA、エンハンサーRNAなどのより大きな非ポリ(A)RNAを標的とする場合、サイズ選択は、非常に豊富なリボソームRNA分子(18Sおよび28S rRNA)を除去するのには適用できません。[ 69 ] シングルセルRamDA-Seqは、rRNA分子へのプライミングを回避するように特別に設計された「それほどランダムではない」(NSR)プライマーの存在下で、ランダムプライミング(ランダム置換増幅)による逆転写を実行することでこれを実現する方法です。[ 70 ] この方法は、シーケンスのために全長の全RNA転写産物をうまく捕捉し、さまざまな非ポリ(A)RNAを高感度で検出しますが、いくつかの制限があります。NSRプライマーは、特定の生物(マウス)のrRNA配列に従って慎重に設計されており、他の種用に新しいプライマーセットを設計するにはかなりの労力が必要です。最近、scDASH(ハイブリダイゼーションによる豊富配列の単一細胞除去)と呼ばれるCRISPRベースの方法が、単一細胞トータルRNA-seqライブラリからrRNA配列を除去する別のアプローチを示した。[ 71 ]
細菌やその他の原核生物は、ポリアデニル化mRNAがないため、現在シングルセルRNAシーケンスには適していません。したがって、ポリ(A)テールの捕捉に依存しないシングルセルRNAシーケンス法の開発は、シングルセル解像度のマイクロバイオーム研究を可能にする上でも重要になります。バルク細菌研究では、通常、細菌のポリアデニル化mRNAの欠如を克服するために一般的なrRNA除去が適用されますが、シングルセルレベルでは、1つの細胞で見つかる総RNAが小さすぎます。[ 69 ] ポリアデニル化mRNAの欠如と、単一の細菌細胞で見つかる総RNAの少なさは、細菌におけるscRNA-seqの展開を制限する2つの重要な障壁です。
scRNA-seq は細胞活動のスナップショットしか捉えられないため、部分的かつ偏った scRNA-seq サンプリングによる制限も生じます。たとえば、ニューロン のような大きく枝分かれした細胞タイプでは、単一細胞分離では、粉砕中に突起から分離された中心細胞体からの RNA しか捉えられません。脳では、全 RNA の 40% 以上が軸索 、樹状突起 、アストロサイト 終足 などの細胞突起に存在すると推定されており、scRNA-seq 法では検出できません。[ 72 ]
考慮事項
単一細胞の分離 全ゲノム増幅およびシーケンスの前に個々の細胞を分離する方法はいくつかあります。 蛍光活性化セルソーティング (FACS)は広く使用されているアプローチです。個々の細胞は、例えば連続希釈やパッチピペットまたはナノチューブを使用して単一細胞を採取することによって、マイクロマニピュレーションによって収集することもできます。[ 15 ] [ 102 ] マイクロマニピュレーションの利点は、容易で低コストであることですが、手間がかかり、顕微鏡下で細胞の種類を誤って識別する可能性があります。レーザーキャプチャーマイクロダイセクション (LCM)も単一細胞の収集に使用できます。LCMは、組織内のサンプリングされた細胞の空間的位置に関する情報を保持しますが、隣接する細胞からの材料も収集せずに、完全な単一細胞をキャプチャすることは困難です。[ 42 ] [ 103 ] [ 104 ] 単一細胞分離のためのハイスループット法には、 マイクロ流体 も含まれています。FACSとマイクロ流体はどちらも正確で自動化されており、偏りのないサンプルを分離することができます。しかし、どちらの方法もまず細胞を微小環境から分離する必要があり、その結果、RNA発現解析における転写プロファイルに乱れが生じる。[ 105 ] [ 106 ]
シーケンス解析を行う細胞数
scRNA-Seq シングルセルRNA-SeqプロトコルはRNA捕捉効率が異なるため、各シングルセルから生成される転写産物の数に違いが生じます。シングルセルライブラリは通常1,000,000リードの深度でシーケンスされます。これは、大部分の遺伝子が500,000リードで検出されるためです。[ 107 ] 細胞数を増やし、リード深度を低くすると、主要な細胞集団を識別する能力が高まります。ただし、リード深度が低いと、遺伝子に関する必要な情報が必ずしも得られるとは限らず、細胞集団間の遺伝子発現の違いはmRNA分子の安定性と検出に依存します。
品質管理共変量は、細胞数を分析するための戦略として機能します。これらの共変量には主に、カウント深度、遺伝子数、ミトコンドリア遺伝子からのカウントの割合に基づくフィルタリングが含まれ、これにより細胞シグナルの解釈が可能になります。
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外部リンク 「Seurat R シングルセルゲノミクス用ツールキット」