單細胞多組學整合分析時代：BD Rhapsody™ 平臺技術(shù)原理與應用前景

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

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

正文：

生物學系統(tǒng)的復雜性根植于細胞的異質(zhì)性。傳統(tǒng)批量測序技術(shù)只能提供細胞群體的平均信號，無法揭示其中單個細胞的狀態(tài)和功能。單細胞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胞組成圖譜。然而，單純的轉(zhuǎn)錄組信息有時不足以精確定義細胞類型和狀態(tài)，整合蛋白表達、免疫組庫等信息的多組學（Multi-omics）分析正成為新的前沿。

BD Rhapsody™單細胞分析平臺是這一領(lǐng)域的杰出代表，其技術(shù)路徑為解決單細胞多組學整合分析提供了強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關(guān)鍵部分：1) 用于捕獲poly-A mRNA的oligo-dT序列；2) 一段分子標識符（Unique Molecular Identifier, UMI），用于標記和定量每一個被捕獲的mRNA分子；3) 一段細胞標識符（Cell Label），同一個微球上的所有引物共享相同的細胞標識符，代表一個單獨的“捕獲室"。當細胞懸液與微球在特定孔板中混合，通過極限稀釋確保每個微球最多結(jié)合一個細胞后，細胞裂解，mRNA被微球上的引物捕獲并反轉(zhuǎn)錄成帶有細胞和分子標簽的cDNA。

這種分子標簽索引（Molecular Indexing） 技術(shù)是Rhapsody™的基石。UMI的存在使得能夠?qū)D(zhuǎn)錄本進行絕對定量，有效校正PCR擴增偏差，并區(qū)分真正的生物變異和技術(shù)噪音。而細胞標簽則確保了來自同一個細胞的轉(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方法進行溯源和歸類。

Rhapsody™平臺的突出優(yōu)勢在于其靈活的多組學分析能力：

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

• 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)鍵基因進行精準定量，特別適合大規(guī)模臨床樣本篩查。

• 蛋白表達同步檢測（BD AbSeq）：這是實現(xiàn)真正多組學的關(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條形碼也能被同時逆轉(zhuǎn)錄并測序。從而在一次單細胞分析中，同時獲得來自同一細胞的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組（表面標志物）數(shù)據(jù)，極大地提高了細胞分型的準確性。

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

在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應與定制化期貨服務，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當日下單、次日送達，期貨定制服務則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。 對于動輒處理數(shù)百甚至上千個樣本的單細胞研究項目而言，核心試劑盒（如捕獲微球、Mastermix、AbSeq抗體 panel）的穩(wěn)定和及時供應是項目生命線?？煽康墓湸_保了從樣本制備到上機測序整個流程的順暢無阻。

綜上所述，BD Rhapsody™平臺憑借其基于分子索引的精準定量、靈活的分析模式和多組學整合的能力，正在推動單細胞研究進入一個更深入、更精準的新時代，為構(gòu)建完整的人類細胞圖譜和實現(xiàn)精準醫(yī)療奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。