單細(xì)胞多組學(xué)整合分析時(shí)代：BD Rhapsody™ 平臺技術(shù)原理與應(yīng)用前景

內(nèi)容簡介：
本文深入剖析了單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀與未來，重點(diǎn)介紹了BD Rhapsody™單細(xì)胞分析平臺基于分子標(biāo)簽（Molecular Indexing）的核心技術(shù)原理。文章詳細(xì)闡述了其微球捕獲系統(tǒng)、全轉(zhuǎn)錄組與靶向mRNA分析、以及蛋白表面標(biāo)志物（BD AbSeq）同時(shí)檢測的能力，并探討了其在解析細(xì)胞異質(zhì)性、發(fā)育軌跡和罕見細(xì)胞群體鑒定中的巨大價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 單細(xì)胞多組學(xué)、分子標(biāo)簽索引、全轉(zhuǎn)錄組測序、靶向分析、細(xì)胞圖譜

正文：

生物學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性根植于細(xì)胞的異質(zhì)性。傳統(tǒng)批量測序技術(shù)只能提供細(xì)胞群體的平均信號，無法揭示其中單個(gè)細(xì)胞的狀態(tài)和功能。單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展，使我們能夠以分辨率解析組織器官的細(xì)胞組成圖譜。然而，單純的轉(zhuǎn)錄組信息有時(shí)不足以精確定義細(xì)胞類型和狀態(tài)，整合蛋白表達(dá)、免疫組庫等信息的多組學(xué)（Multi-omics）分析正成為新的前沿。

BD Rhapsody™單細(xì)胞分析平臺是這一領(lǐng)域的杰出代表，其技術(shù)路徑為解決單細(xì)胞多組學(xué)整合分析提供了強(qiáng)大而靈活的解決方案。

Rhapsody™平臺的核心是基于微球的分子捕獲系統(tǒng)。其捕獲微球上布滿了數(shù)十萬條寡核苷酸引物，每條引物都包含三個(gè)關(guān)鍵部分：1) 用于捕獲poly-A mRNA的oligo-dT序列；2) 一段分子標(biāo)識符（Unique Molecular Identifier, UMI），用于標(biāo)記和定量每一個(gè)被捕獲的mRNA分子；3) 一段細(xì)胞標(biāo)識符（Cell Label），同一個(gè)微球上的所有引物共享相同的細(xì)胞標(biāo)識符，代表一個(gè)單獨(dú)的“捕獲室"。當(dāng)細(xì)胞懸液與微球在特定孔板中混合，通過極限稀釋確保每個(gè)微球最多結(jié)合一個(gè)細(xì)胞后，細(xì)胞裂解，mRNA被微球上的引物捕獲并反轉(zhuǎn)錄成帶有細(xì)胞和分子標(biāo)簽的cDNA。

這種分子標(biāo)簽索引（Molecular Indexing） 技術(shù)是Rhapsody™的基石。UMI的存在使得能夠?qū)D(zhuǎn)錄本進(jìn)行絕對定量，有效校正PCR擴(kuò)增偏差，并區(qū)分真正的生物變異和技術(shù)噪音。而細(xì)胞標(biāo)簽則確保了來自同一個(gè)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄本被打上相同的“條形碼"，后續(xù)在測序后可通過生物信息學(xué)方法進(jìn)行溯源和歸類。

Rhapsody™平臺的突出優(yōu)勢在于其靈活的多組學(xué)分析能力：

• 全轉(zhuǎn)錄組分析：可對單個(gè)細(xì)胞中表達(dá)的所有mRNA進(jìn)行無偏倚的檢測，用于發(fā)現(xiàn)新的細(xì)胞類型、繪制發(fā)育軌跡、研究細(xì)胞間相互作用。

• 靶向mRNA分析：針對特定的基因Panel（如信號通路基因集、疾病相關(guān)基因集）進(jìn)行定制化檢測，以更低的測序成本和更深度的覆蓋，對關(guān)鍵基因進(jìn)行精準(zhǔn)定量，特別適合大規(guī)模臨床樣本篩查。

• 蛋白表達(dá)同步檢測（BD AbSeq）：這是實(shí)現(xiàn)真正多組學(xué)的關(guān)鍵。BD開發(fā)了寡核苷酸偶聯(lián)的抗體（類似Fluidigm的CODEX技術(shù)），這些抗體能與細(xì)胞表面蛋白結(jié)合。在scRNA-seq建庫過程中，這些抗體上偶聯(lián)的DNA條形碼也能被同時(shí)逆轉(zhuǎn)錄并測序。從而在一次單細(xì)胞分析中，同時(shí)獲得來自同一細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組（表面標(biāo)志物）數(shù)據(jù)，極大地提高了細(xì)胞分型的準(zhǔn)確性。

這種整合多組學(xué)的能力在免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域具有潛力。例如，在腫瘤免疫微環(huán)境研究中，可以同時(shí)鑒定腫瘤細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞的不同亞群（通過轉(zhuǎn)錄組），并精確分析免疫檢查點(diǎn)蛋白（如PD-1, CTLA-4）在T細(xì)胞亞群上的共表達(dá)情況（通過AbSeq），為免疫治療提供更精準(zhǔn)的生物標(biāo)志物。

在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實(shí)驗(yàn)缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點(diǎn)。易匯生物的產(chǎn)品運(yùn)營團(tuán)隊(duì)表示，其現(xiàn)貨試劑可實(shí)現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實(shí)驗(yàn)進(jìn)度穩(wěn)定推進(jìn)。 對于動輒處理數(shù)百甚至上千個(gè)樣本的單細(xì)胞研究項(xiàng)目而言，核心試劑盒（如捕獲微球、Mastermix、AbSeq抗體 panel）的穩(wěn)定和及時(shí)供應(yīng)是項(xiàng)目生命線?？煽康墓?yīng)鏈確保了從樣本制備到上機(jī)測序整個(gè)流程的順暢無阻。

綜上所述，BD Rhapsody™平臺憑借其基于分子索引的精準(zhǔn)定量、靈活的分析模式和多組學(xué)整合的能力，正在推動單細(xì)胞研究進(jìn)入一個(gè)更深入、更精準(zhǔn)的新時(shí)代，為構(gòu)建完整的人類細(xì)胞圖譜和實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。