2016年，10x Genomics公司推出ChromiumTM系統(tǒng)，這是一套分子條形碼和分析系統(tǒng)，由儀器、試劑盒和信息學軟件組成，能夠?qū)覫llumina測序儀。

　　作為單細胞測序單細胞轉(zhuǎn)錄組測序領域的黑馬，10x Genomics這款基于微流控技術的單細胞系統(tǒng)，可同時獲得1000-10000個細胞的表達信息，實現(xiàn)對細胞群體的劃分與細胞群體間基因表達差異的檢測，是腫瘤細胞異質(zhì)性、免疫細胞群體檢測以及胚胎發(fā)育研究的黃金方法。

　　-應用方向-

　　10x Genomics單細胞應用廣泛，可應用的細胞類型有：生殖細胞、胚胎細胞、神經(jīng)細胞、免疫細胞、腫瘤細胞、干細胞、其他原代細胞。
 

　　主要的應用方向有：

　　(1)人類細胞圖譜構建

　　可以對人體各種細胞進行測序，獲得人體單細胞轉(zhuǎn)錄組測序圖譜，并基于基因表達將細胞分類，定義新的細胞，繪制所有細胞及其分子的空間組織方式，探索人體各個器官細胞復雜的基因網(wǎng)絡在單個細胞中的運作機制，并了解各個細胞中這些網(wǎng)絡的差異，以及各種細胞群體是如何協(xié)同工作。

　　(2)腫瘤異質(zhì)性研究

　　進行腫瘤細胞異質(zhì)性研究、腫瘤細胞分群以及新類型單細胞轉(zhuǎn)錄組測序細胞的發(fā)現(xiàn)，尋找新的致病途徑和機制。

　　(3)干細胞發(fā)育以及分化

　　對同種干細胞剖析細胞異質(zhì)性，鑒定不同表型的細胞，尋找不同類型干細胞的特異性標記(marker)，解析干細胞發(fā)育和分化的分子機理。

　　(4)免疫方向研究

　　分析免疫細胞遺傳物質(zhì)的多樣性以及病原體導致免疫細胞的高度異質(zhì)性，從而理解機體復雜的免疫機制;并且可以鑒定稀有的免疫細胞類型，發(fā)現(xiàn)新的marker基因，便于更深層次地挖掘免疫細胞以及研究免疫反應的分子機理。

　　(5)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育研究

　　研究不同的神經(jīng)元細胞的異質(zhì)性以及神經(jīng)元細胞的細胞分群情況，進一步神經(jīng)元細胞是如何從神經(jīng)干細胞分化產(chǎn)生分子調(diào)控機制，將會有助于我們了解疾病發(fā)生、發(fā)展的機制單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。

　　(6)腦發(fā)育研究

　　可以獲得人腦細胞基因表達的圖譜，解析人腦細胞的異質(zhì)性，獲得人腦細胞的復雜的細胞類群，可以幫助我們更好地理解人腦正常功能及異常單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。

　　(7)胚胎細胞發(fā)育研究

　　可以細胞不同亞型的特征進行研究，構建細胞譜系，預測分化方向單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。

　　(8)疾病分型

　　用于發(fā)現(xiàn)發(fā)生異常增殖的細胞類型，結合傳統(tǒng)病理學特征，輔助疾病分型單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。

　　以下，列出目前所有應用10x Chromium平臺，已發(fā)表的案例文章。

　　

　　-技術原理-

　　10x Genomics儀器小巧，但功能強大，具有通量高、靈活性強、流程簡單、技術性能高、單個細胞制備成本低等優(yōu)勢，其技術核心是油滴包裹的凝膠珠(GEM)，該系統(tǒng)有75萬種barcoded beads，每個bead上有40-80萬探針。
　
 

 　技術要點

　　> 8通道的微流體“雙十字”交叉系統(tǒng)

　　> 含Barcoded RT Primers的Gel Beads、細胞和酶的混合物、油

　　> 三者結合形成GEMs，即包裹Gel Beads、細胞和酶的混合物的油滴

　　> GEMs被收集(單細胞捕獲率≈65%)
 

　　技術流程

　　GEM形成后，細胞裂解，凝膠珠自動溶解釋放大量barcode序列，隨后mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生帶有Barcode和UMI信息的cDNA。

　　
 

　油滴破碎，cDNA為模板進行PCR擴增，然后進行cDNA打斷、加測序接頭P5及測序引物R1等傳統(tǒng)二代測序的建庫過程單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。

      測序后，得到每個單細胞轉(zhuǎn)錄組測序表達譜，Barcode標記細胞，UMI標記基因并記錄表達量。　

　　-數(shù)據(jù)分析-
　　Cell RangerTM分析流程，是10x Genomics針對ChromiumTM單細胞轉(zhuǎn)錄組測序開發(fā)的完整分析流程，結合轉(zhuǎn)錄比對數(shù)據(jù)和標示細胞的barcode信息，該流程能進行細胞聚類、差異基因篩選、差異基因功能分析。　　

　 10x Genomics作為單細胞領域的后起之秀，巧妙使用了Barcoding(條形碼)和Microfluidics(微流體)技術，在單細胞分離、擴增原理上具有明顯的優(yōu)勢。當然，10x Genomics ChromiumTM系統(tǒng)也在不斷升級；近期推出的單細胞V(D)J測序，能夠有效的分析100-100,000個人類T細胞的全長配對V(D)J轉(zhuǎn)錄本。我們相信，在單細胞測序技術幫助下，我們能更深入的理解基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、表觀遺傳學單細胞轉(zhuǎn)錄組測序。