Grânulos magnéticos de alta qualidade ajudam a aumentar a eficiência do sequenciamento unicelular

A história do sequenciamento de célula única

A tecnologia de sequenciamento de célula única (SCS) refere-se ao sequenciamento da informação genética transportada pelas células ao nível de uma única célula, com o objetivo de obter sequências genéticas, transcritos, proteínas e informações epigenéticas de um determinado tipo de célula e realizar a análise integrada. Tem sido amplamente utilizado na identificação de novas espécies, triagem de patógenos, evolução de patógenos, biologia do desenvolvimento, neurociência, pesquisa de heterogeneidade tumoral e células tumorais circulantes [1-2]. Em 2013, a tecnologia de sequenciamento unicelular foi nomeada Tecnologia do Ano pela Métodos da Natureza. No mesmo ano, Ciência classificou a sequência unicelular no topo das seis áreas mais notáveis do ano.

Desde a publicação do primeiro artigo de pesquisa do transcriptoma unicelular em 2009, o sequenciamento unicelular passou por mais de dez anos de desenvolvimento. Com a melhoria contínua de uma variedade de tecnologias e o surgimento de novas tecnologias, por exemplo, a introdução de microfluídica, métodos de captura aleatória e códigos de barras in-situ promoveu a redução de custos de reagentes e consumíveis, e a escala de sequenciamento foi também aumentou de aproximadamente 100 células para centenas de milhares ou até milhões de células.

 

Figura 1: Dimensionamento de experimentos scRNA-seq.。(a) Tecnologias-chave que permitiram saltos em escala experimental; (b) Números de células relatados em publicações representativas por data de publicação[3].

Como conseguir o sequenciamento em nível celular?

Existem cerca de 40-60 trilhões de células no corpo humano, e o diâmetro médio das células está entre 5 e 200 mícrons. Para sequenciar uma única célula, a primeira estratégia que vem à mente é isolar a única célula, construir uma biblioteca de sequenciamento de forma independente e, finalmente, realizar o sequenciamento. Há uma variedade de métodos que podem ser usados para manipular/separar e analisar com precisão células únicas, incluindo citometria de fluxo, sistemas microfluídicos e vários métodos para separar e detectar células únicas em sistemas de micromódulos.

Figura 2: Classificação de várias estratégias para isolamento e manipulação de células únicas[4].

Figura 3: Ilustração esquemática da análise ômica microfluídica de célula única[5].

No entanto, esta estratégia economiza amostras de células, mas o alto custo limita o aumento do rendimento e sua ampla aplicação. Nos últimos anos, plataformas comerciais de sequenciamento unicelular, como BD Rhapsody e 10X Genomics, introduziram a identificação unicelular baseada em código de barras. Adicione um código de barras de sequência de DNA exclusivo a cada célula e as moléculas de ácido nucleico que carregam a mesma sequência de DNA podem ser consideradas provenientes da mesma célula. O uso dessa estratégia simplifica muito o processo operacional de construção da biblioteca de sequenciamento, e as informações de centenas de milhares de células podem ser obtidas na mesma biblioteca.

Figura 4: O fluxo de trabalho do BD Rhapsody: um micropoço = uma célula = uma esfera magnética = um RNA-Seq (do site oficial da BD)

 

Figura 5: O fluxo de trabalho do 10X Genomics: uma gota de óleo = uma célula = uma esfera de gel = um RNA-Seq (do site oficial do 10X Genomics)