吉賽生物單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序利用SeekOne^?數(shù)字液滴儀，基于微流控技術(shù)原理，通過油包水實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分離捕獲，利用核酸修飾的凝膠珠（Barcoded Beads）對(duì)不同細(xì)胞來源的RNA分子進(jìn)行分子標(biāo)記，利用隨機(jī)引物抓取全長范圍的mRNA、circRNA及l(fā)ncRNA等RNA, 并采用blocker技術(shù)去除細(xì)胞內(nèi)的 rRNA ，構(gòu)建高通量測序文庫。最后采用質(zhì)檢合格的文庫進(jìn)行測序，然后結(jié)合比對(duì)數(shù)據(jù)和代表細(xì)胞身份的Barcode信息，進(jìn)行細(xì)胞聚類、差異基因篩選和差異基因功能分析等。

圖1 單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)原理。

① 突破RNA類型限制，實(shí)現(xiàn)無偏差檢測

不僅可高效檢測mRNA，更覆蓋各類非poly(A)轉(zhuǎn)錄本：

突破性實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分辨率下circRNA的精準(zhǔn)檢測，有利于捕捉在特定細(xì)胞中起核心作用的circRNA，探索circRNA的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，挖掘新的circRNA生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。

同時(shí)大幅提升lncRNA檢出率，以及實(shí)現(xiàn)微生物（如病毒、原核生物）來源的non-poly(A)基因檢測，真實(shí)還原樣本轉(zhuǎn)錄組的全貌，有利于更精準(zhǔn)區(qū)分細(xì)胞亞型、捕捉實(shí)驗(yàn)樣本的細(xì)微動(dòng)態(tài)變化。

② 覆蓋全序列，釋放分析潛能

隨機(jī)引物捕獲，打破3’或5’端轉(zhuǎn)錄組的局限，同時(shí)利用Read1與Read2兩端序列信息，實(shí)現(xiàn)全序列覆蓋，確保每一條測序讀段均有效用于分析，為可變剪接分析、突變檢測、新轉(zhuǎn)錄本發(fā)現(xiàn)等研究提供更全面、可靠的數(shù)據(jù)支撐。

③ 顯著提升靈敏度，無懼降解挑戰(zhàn)

即使凍存或短時(shí)甲醛固定RNA發(fā)生部分降解，仍可穩(wěn)定捕獲并準(zhǔn)確檢出，降低漏檢率，適用于珍貴或部分降解樣本，拓寬研究樣本范圍。

④ 單細(xì)胞分辨率，準(zhǔn)確描繪基因表達(dá)譜

實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞水平基因突變或全轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)檢測，更準(zhǔn)確鑒定驅(qū)動(dòng)差異的細(xì)胞來源，探索差異細(xì)胞微環(huán)境特征，在單細(xì)胞層面分析細(xì)胞功能改變。

⑤ 特色生信分析，全面分析轉(zhuǎn)錄組

除了常規(guī)的單細(xì)胞測序分析（如細(xì)胞聚類分析、細(xì)胞類型鑒定、Marker基因分析、功能注釋與分析、組間差異分析等），還額外增加針對(duì)性的circRNA、lncRNA表達(dá)和功能分析，以及變異、可變剪接等分析，提供多維度數(shù)據(jù)。

吉賽單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序在不同樣本中，均能實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分辨率下circRNA的精準(zhǔn)檢出，還大幅提高了lncRNA的檢出率！

（1）研究非編碼RNA

論文標(biāo)題：Assessment of the cardiac noncoding transcriptome by single-cell RNA sequencing identifies FIXER, a conserved profibrogenic long noncoding RNA

發(fā)表期刊：Circulation

lncRNA在許多心血管疾病中具有關(guān)鍵功能，它們比編碼基因更具有細(xì)胞特異性。研究使用單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)對(duì)梗死后非心肌細(xì)胞中的lncRNA進(jìn)行了評(píng)估，基于lncRNA的表達(dá)從心肌成纖維細(xì)胞、肌成纖維細(xì)胞和心外膜細(xì)胞鑒定到7種細(xì)胞亞群，再通過細(xì)胞亞群表達(dá)的mRNA富集的功能模塊和文獻(xiàn)報(bào)道，將這些亞群注釋為抑制細(xì)胞增殖、細(xì)胞活化、血管分化、DNA 修復(fù)、有絲分裂、細(xì)胞分化等功能相關(guān)細(xì)胞亞型。研究證明除了傳統(tǒng)的mRNA表達(dá)模式外，也可以通過lncRNA表達(dá)水平識(shí)別出哺乳動(dòng)物心臟中的各種細(xì)胞類型，為lncRNA的深入研究開拓了新的思路。^[1]

圖2 通過單細(xì)胞RNA測序確定相關(guān)的心肌細(xì)胞類型的lncRNA表達(dá)譜。A：完全基于lncRNA的表達(dá)的非心肌細(xì)胞UMAP。B：UMAP圖顯示每個(gè)簇的細(xì)胞類型特異性標(biāo)記的表達(dá)。C：UMAP表明假手術(shù)和梗死心臟中的細(xì)胞簇。

（2）分析可變剪接

論文標(biāo)題：Splicing diversity enhances the molecular classification of pituitary neuroendocrine tumors

發(fā)表期刊：Nat Commun

研究通過聯(lián)合Bulk-seq和單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序，全面研究垂體神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤（PitNET）表達(dá)譜中的可變剪接（AS）失調(diào)，揭示了單細(xì)胞分辨率下的剪接異質(zhì)性，以及不同腫瘤細(xì)胞類型的剪接失調(diào)，還有效地區(qū)分了沉默的促腎上腺皮質(zhì)激素亞型，并定義了一種與更差的臨床表現(xiàn)和ESRP1表達(dá)變化驅(qū)動(dòng)剪接異常有關(guān)的獨(dú)特TPIT譜系亞型。總之，研究表征了PitNET中亞型特異性AS概況，增強(qiáng)了對(duì)PitNET亞型的理解。^[2]

圖3 單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序展現(xiàn)PitNet的剪接多樣性。

（3）探索細(xì)胞異質(zhì)性和狀態(tài)變化

論文標(biāo)題：Single-cell nascent transcription reveals sparse genome usage and plasticity

發(fā)表期刊：Cell

研究利用生物素聯(lián)合5-EU對(duì)新生RNA進(jìn)行標(biāo)記，再結(jié)合單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，基于隨機(jī)引物無偏好地捕獲編碼與非編碼RNA的優(yōu)勢，以極高的靈敏度和全基因組覆蓋范圍捕獲新生和成熟轉(zhuǎn)錄組，呈現(xiàn)了mRNA和基因間非編碼RNA 的不同動(dòng)力學(xué)特征，提供了一個(gè)獨(dú)特且全面的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄動(dòng)態(tài)和異質(zhì)性的視圖。^[3]

圖4 單細(xì)胞全轉(zhuǎn)錄組測序方案。

（4）癌細(xì)胞基因突變研究

論文標(biāo)題：Spatially restricted drivers and transitional cell populations cooperate with the microenvironment in untreated and chemo-resistant pancreatic cancer

發(fā)表期刊：Nat Genet

研究使用單細(xì)胞/核轉(zhuǎn)錄組（Sc/SnRNA-seq）、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、細(xì)胞成像、Bulk RNA-seq、WES、蛋白組、磷酸化修飾組等多組學(xué)技術(shù)，分析31例胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）患者的83個(gè)樣本，揭示了胰腺癌發(fā)生過程中，從正常細(xì)胞到癌變前細(xì)胞，從癌變前細(xì)胞向胰腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)變的細(xì)節(jié)信息。研究將突變映射到單個(gè)細(xì)胞上，通過比較腫瘤細(xì)胞的每個(gè)亞群與給定的KRAS突變的基因表達(dá)譜來檢測KRAS突變的影響，結(jié)果表明在同一患者中攜帶不同KRAS驅(qū)動(dòng)突變的兩個(gè)不同的克隆具有不同的基因表達(dá)譜。^[4]

圖5 PDAC中的KRAS突變信號(hào)。a：用病例ID標(biāo)記的腫瘤細(xì)胞簇；b：用基因組改變（突變和拷貝數(shù)變化）標(biāo)記腫瘤細(xì)胞。

參考資料

[1]Aghagolzadeh P, et al. Assessment of the Cardiac Noncoding Transcriptome by Single-Cell RNA Sequencing Identifies FIXER, a Conserved Profibrogenic Long Noncoding RNA. Circulation. 2023;148(9):778-797.

[2]Huang Y, et al. Splicing diversity enhances the molecular classification of pituitary neuroendocrine tumors. Nat Commun. 2025;16(1):1552.

[3]Ma S, et al. Single-cell nascent transcription reveals sparse genome usage and plasticity. Cell. 2025:S0092-8674(25)01034-7.

[4]Cui Zhou D, et al. Spatially restricted drivers and transitional cell populations cooperate with the microenvironment in untreated and chemo-resistant pancreatic cancer. Nat Genet. 2022;54(9):1390-1405.