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单细胞RNA测序

2017-3-9 23:18| 发布者: 灌无节制| 查看: 56| 评论: 0

摘要: Illumina旗下的EpiCentre公司开发的TargetAmp方法,可以把少量RNA(最少到1个细胞,约10pg)扩增到ng级,以达到可以进行高通量测序所需的核酸量。1. 第一链cDNA合成a. 用T7-Oligo(dT)的引物进行cDNA合成,以便引入一 ...

       Illumina旗下的EpiCentre公司开发的TargetAmp方法,可以把少量RNA(最少到1个细胞,约10pg)扩增到ng级,以达到可以进行高通量测序所需的核酸量。

1. 第一链cDNA合成
a. 用T7-Oligo(dT)的引物进行cDNA合成,以便引入一个T7启动子


2. 第二链cDNA合成
a. cDNA:RNA杂交产物中的RNA被RNase H消化,剩下cDNA单链


3. 体处转录合成aRNA
a. 利用带T7的转录启动子的双链DNA,启动体外转录生成大量aRNA


4. 纯化aRNA

5. 第二轮的第一链cDNA合成
a. 使用随机引物,再合成一轮cDNA


6. 第二轮中的第二链cDNA合成
a. 用RNase H把DNA:RNA杂交产物中的RNA消化掉。用T7-Oligo(dT)引物合成cDNA

本方法的特点:

       第一轮与第二轮都是线性扩增,大大减少了PCR反应的指数效应所引起的Bias(偏差)

       高效扩增,一轮扩增可以扩增几千倍,把10pg级的Total RNA中的mRNA扩增到几个ng,达到二代测序的样本量要求。如果经过两轮扩增,就可以达到生物芯片所需的ug级的核酸量

*本文参考香港基因公司相关的技术资料

 

SMART法测单细胞的全长全RNA

       单细胞RNA-seq测序,将为科学家带来巨大的研究新空间。但是单细胞RNA-seq所面对的困难也是巨大的:
1. 起始RNA只有约10pg
2. 如何保证大部分的mRNA被逆转录成cDNA
3. 如果高效地得到长全cDNA,而不是断裂的靠近poly(A)尾巴的那些cDNA
4. 如何扩增cDNA

SMART-seq方法是一种优秀的单细胞全长RNA-seq方法。

原理:

巧妙:

       1. 用“带poly(T)—PCR下游扩增序列的引物”启动逆转录。这样保证了逆转录是从模板最3’端的Poly(A)位置起始,且逆转录的产物连上了一个可以PCR扩增的下游引物序列。

       2. 用SMARTscribe RT酶进行逆转录,这个酶有个特点:会在转录的末端,延长出几个超过模板的C碱基。

       3. 用“带3个g—PCR上游扩增序列的引物”与逆转录得到的第1链进行粘合,注意这里的3个g碱基是RNA碱基,而不是DNA碱基。这有利于引物与逆转录酶相结合,再进行延伸,把PCR扩增的上游引物序列也引入到逆转录产物中来。

       4. 在上、下游都引入了PCR引物序列之后,PCR可以高效进行。

       5. PCR的产物进行建库,再深度测序。

结果:
1. 5’到3’的覆盖度均一度:

从上图可以看出覆盖的均一度较好,RNA-seq中常见的3’偏向性在10pg起始RNA的条件下也不明显。

10pg的起始RNA,RPKM为10的基因,有76%的被检测到的比例。这也基本是检测灵敏度的中位值

3. 单个肿瘤细胞的检测

效果接近于20pg起始RNA的效果, 约8000个基因可以被检测到

4. 与大量RNA测序得到结果对比相关性

5. 举例说明测得的reads在一个长基因上的覆盖情况

       RNA polymerase II alpha是一个长达14Kb的基因,含有27个外显子。上图显示了测到Reads在各个外显子上的覆盖情况。

结论:
1. SMARTerRNA-seq方法是一个可行的单细胞RNA-seq测序方案。


参考资料:

Full-length mRNA-Seq fromsingle-cell levels of RNA and individual circulating tumor cells

Daniel Ramsk?ld, Shujun Luo等

Nature Biotechnology VOLUME 30NUMBER 8 AUGUST 2012

                                                                                                                                        编辑:范伟伟


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