单细胞RNA测序技术的原理、灵敏度及具体应用？？

单细胞RNA测序技术被列为2013年度中国重大科学进展之一，请问单细胞RNA测序技术的原理是什么？针单个细胞的RNA测序，优艾设计网_设计模板如何判读其灵敏度？在那些方面的应用能为医疗健康带来改革呢？

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彭煜翔_662 2021-11-18 11:48

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　　单细胞全基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术。其原理楼上已表述完整。
　　全基因组扩增技术主要分为两种类型：一是基于热循环以PCR为基础的扩增技术，如简并寡核苷酸引物PCR (DOP-PCR)、连接反应介导的PCR (LM-PCR)、扩增前引物延伸反应 (PEP)等;一是基于等温反应不以PCR为基础的扩增技术，如多重置换扩增 (MDA) 和基于引物酶的全基因组扩增 (pWGA)。
　　单细胞转录组分析主要用于在全基因组范围内挖掘基因调节网络，尤其适用于存在高度异质性的干细胞及胚胎发育早期的细胞群体。与活细胞成像系统相结合，单细胞转录组分析更有助于深入理解细胞分化、细胞重编程及转分化等过程及相关的基因调节网络。将此技术应用于临床，理论上可以在生理 或病理情况下连续追踪基因表达的动力学变化，从而监测疾病的进展。单细胞转录组分析的另一应用领域是发现亚细胞成分的基因表达谱，例如对在神经元的轴突或树突部分特异表达的基因的转录组的分析，这些基因往往对细胞的生物学功能发挥着重要作用。但是，鉴于目前的技术手段，单细胞转录组测序仍然存在覆盖率低的弊端，导致除mRNA以 外的长非编码RNAs难以检测，并且不能区分正义链与反义链。最近发展的单分子测序技术无需逆转录和扩增步骤而直接对单个细胞的全长mRNAs进行测序，从而准确地检测基因不同的剪切亚型的表达水平。随着技术的发展这些局限性会被逐步优化和改进。
　　过去二十几年里，随着基因测序技术水平的提高以及千人基因组计划、癌症基因组计划、Meta-Hit计划等重大国际合作项目的相继开展，基因组研究日渐被推向高潮。然而，迄今为止使用的测序材料无一例外都是数百万甚至更多细胞的混合DNA样本。这种方法能够得到全基因组序列信息，但是对其进行研究得到的结果只是一群细胞中信号的平均值，或者只代表其中占优势数量的细胞信息，单个细胞独有的特性被忽视。例如，科学家想找出哪种突变存在于哪种细胞中几乎是不可能的，只存在于少数细胞(如早期癌细胞)中的突变也基本上被掩藏。另一方面，有些样品稀少无法在实验室培养，样品量不足以进行全基因组分析，例如肿瘤循环细胞、组织微阵列、早期发育的胚胎细胞等。这些都是全基因组测序遇到的难题。
　　作为“在单个细胞水平上对基因组进行测序”的单细胞测序技术能够解决上述难题。与传统的全基因组测序相比，单细胞测序不仅测量基因表达水平更加精确，而且还能检测到微量的基因表达子或罕见非编码RNA，其优势是全方位和多层次的。
　　2011年，《自然方法》杂志( Nature Methods )将单细胞测序列为年度值得期待的技术之一[1]，2013年，《科学》杂志(Science)将单细胞测序列为年度最值得关注的六大领域榜首[2]。与此同时，测序巨头相继推出新一代测序仪，为单细胞测序提供利器，越来越多与单细胞测序有关的研究也发表在顶级期刊上，这些都表明，单细胞测序已逐渐成为科研热点，有望成为2013年最值得关注的测序技术。

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菲比露露 2021-11-18 11:56

单细胞RNA测序技术的原理是：在单个细胞水平上对mRNA进行扩增与测序，并进行定量分析的一项新技术。 然后，分别针对单个细胞的DNA和RNA进行序列分析和比较，进而揭示基因组和转录 组的变化。主要涉及单细胞基因组测序和转录组测序两方面。

单细胞全基因组测序
单细胞全基因组测序技术是在单细胞水平对全基因组进行扩增与测序的一项新技术。其原理是将分离的单个细胞的微量全基因组DNA进行扩增，获得高覆盖率的完整的基因组之后通过外显子捕获进而高通量测序用于揭示细胞群体差异和细胞进化关系。

单细胞测序不仅测量基因表达水平更加精确，而且还能检测到微量的基因表达子或优艾设计网_设计百科罕见非编码RNA。

具体应用有：
1、体外受精的胚胎测序。在把胚胎植回母体之前，先取一个细胞进行测序，确认基因正常后再植回，以保证胚胎是正常的
2、CTC细胞（循环肿瘤细胞）测序。癌症的血液检测，通过对血液中的肿瘤细胞进行测序，找到突变位点，针对性能进行靶向药物治疗
3、肿瘤亚细胞群测序。肿瘤发生、发展过程中，细胞不断发生新的突变，型成许多亚细胞群，单细胞测序可以对这些亚细胞群进行分别的测序，并找到对应的治疗方案
4、免疫细胞测序。免疫细胞在对抗原发生识别后，免疫细胞的基因组发生重排，并产生对抗原特异的抗体。对免疫细胞的测序，可以找出特异的基因结构

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