单细胞测序原理

一、单细胞技术与传统技术的差异性

以单细胞分辨率解析其他组学掩盖掉的细胞异质性难题

包括细胞类型识别，细胞状态分析，基因特征分析，细胞亚型分析，肿瘤谱系推断，特异性基因鉴定

空间转录组

空间转录组同时提供组成异质性和结构异质性信息，主要有空间基因分布表达，marker基因鉴定，不同区域分子空间互作，亚群或组织区域功能分析

二、单细胞测序技术原理

基于标签（barcode）的单细胞识别，给每个细胞加上独一无二的DNA序列，这样在测序的时候，就把携带相同barcode的序列视为来自同一个细胞了。这种策略，可以通过一次建库，测得数百上千个单细胞的信息
每一个油滴中会落入一个细胞以及一个凝胶微珠，那么在每一个凝胶微珠中上长满了不同的Cell Barcode和UMI Barcode连接形成的序列，再加上一端PolyT的抓手，构成我们的捕获凝胶微珠。而这个凝胶微珠抓手就会使用oligo dT抓住mRNA构建文库
10X的基本技术原理：一个油滴=一个单细胞=一个凝胶微珠=一个RNA-Seq

• 含Barcode 的凝胶珠(Gel Beads)，细胞和酶的混合物，油三者混合,形成GEMS(油包水的微体系)
• GEMS形成后，细胞裂解，凝胶珠自动溶解释放大量的 Barcode 序列，随后mRNA 逆转录产生带有 Barcode 和 UMI 信息的 cDNA ，基于凝胶珠上的 Cell Barcode和UMI可以将来自同一细胞的mRNA分选出来
• UMI（unique molecular identifiers）：UMIs 是由 4-10 个随机核苷酸组成的序列，在 mRNA 反转录后，进入到文库中，每一个 mRNA，随机连上一个 UMI，因此可以计数不同的 UMI，最终计数 mRNA 的数量。
  
  问题： 单细胞测序并非是单独细胞一个个的测序，也是将 cDNA 提取出来之后混合在一起测序，那么怎样区分某个RNA是来自哪个细胞的？混合完之后怎样还原到原来细胞中去？
  方法： 通过Ploy(dT)VN 这段序列去反转录，然后捕获 mRNA ，反转录结束之后每个RNA分子都带有cell Barcode的标签，同一个细胞里面的cell Barcode是一样的

三、空间转录组技术原理

借助spatial barcode 技术将RNA分子还原到原来的空间位置

• 基于微孔微珠上 spatial barcode 特定的序列实现空间定位，检测组织切片上捕获到的3`mRNA空间基因表达
• 每个spot 包含spatial barcode
• 组织切片的细胞会释放mRNA，迁移到每个spot的mRNA会被标记上spatial barcode序列
• 根据数据中的spatial barcode信息对数据进行分析，以确定哪些数据来自哪个位置，从而实现空间基因表达的可视化

REF:
https://www.cnblogs.com/emanlee/p/14933354.html
https://blog.csdn.net/weixin_46021869/article/details/115733190