10xGenomics Chromium系统-单细胞测序仪

 

一个系统，一套工作流程，强大的测序应用  10xGenomics公司推出了新的 Chromium™系统。利用上千万独特的DNA序列标记的 GEMs ，Chromium™系统可揭示重要的基因组信息，进行单细胞测序分析使用。
1、全功能仪器10xChromiumController具有可伸缩的托盘和触屏界面，占用空间极小，不超过 1平方英尺，却能够高效的将10万到 100 万次的移液步骤自动化，采用先进的微流控系统，高通量的对样品进行分离并带上序列标签，最终达到高通量检测的目的。10xChromiumController 可以进行基因组的分析，同时可以进行单细胞水平的功能分析。
2、单细胞仪器10xChromiumSingleCellController具有可伸缩的托盘和触屏界面，占用空间小，不超过 1平方英尺，却能够高效的将10万到100 万次的移液步骤自动化，采用微流控系统，高通量的对样品进行分离并带上序列标签，达到高通量检测的目的。10xChromiumSingleCellController 只可以进行单细胞水平的功能分析。
产品特点：

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提升组装参数：结合该技术的组装效果较单独使用Illumina数据可提升十几倍；
测序平台通用性：应用该技术构建的文库可与Illumina测序系统完美匹配；
分子片段长：分析可将短Reads组装成长达50-100Kb 的linked-reads；
单倍体分析：可实现染色体级别Phasing，获得精确的单体型信息。


技术原理

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1. 将样本分配到100,000s到 1000,000s微反应体系，每个微反应体系含有一种特定的DNA序列标记。 
2.含有 barcode 信息的凝胶珠子首先与样品和酶的混合物混合，然后与位于微流体 “ 双十字” 连接中的油表面活性剂溶液结合。 
3.GEMs (包含样品、酶、凝胶珠子的混合物油滴）流到储液器中并进行收集。凝胶珠子溶解释放 barcode 序列，开始对样本进行标记。将每个液滴中含有 barcode信息的产物混合。然后构建标准测序文库。

应用方向：

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1.基因组组装：利用GemCode 平台对长片段序列进行扩增引入barcode序列以及测序接头引物，然后将序列打断成适合测序大小的片段进行测序，通过 barcode 序列信息将多个Reads进行组装，获得跨度在30-100Kb 的 linked-reads信息，从而获得大片段的遗传信息。
优势：
通过该技术构建的文库可与Illumina测序系统相互匹配，将短Reads 组装成长达 100Kb的片段；
结合该技术后组装效果较单独使用Illumina 数据可提升十几倍； 
精度高、成本低，操作难度小。


2.单细胞转录组测序：基于10x Genomics 新Chromium™系统利用油包水的微反应体系，通过序列标签区别群体中的不同细胞，获得单细胞水平的数字化基因表达谱，可实现数千甚至数万个单细胞群体分析，解决常规 scRNA-seq方法在通量或扩展性方面存在的不足，为单细胞研究开拓新的思路。
优势：
超高通量：单个样本细胞检测数最高可达1000-10000； 
项目周期短：一天内即完成从细胞悬液到cDNA文库构建所有的测序准备工作； 
细胞捕获效率高：单个细胞捕获效率高达65%，可准确鉴别稀有细胞类型； 
真正的单细胞测序：通过油滴-barcode-单细胞的对应关系，实现真正意义上的单细胞测序； 
测序平台兼容度广：与Illumina各种型号的平台高度兼容。


样品要求：

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        gDNA 
片段要求：主带﹥50kb               50kb~100kb插入片段            Illumina PE150 
                                                             测序深度≥100X
实例应用：

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应用10x Genomics辅助基因组组装效果评估

目前对人类基因组de novo测序和组装的成功案例是将Illumina短片段测序、PacBio单分子实时测序技术、BioNano光学图谱技术相结合，但这种方法中PacBio的测序成本相对较高。 
本研究提供了一种基因组de novo测序和组装的新方法。这种方法使用10x Genomics的linked-reads来获得中长片段的数据，然后使用Illumina测序，结合BioNano构建基因组图谱，对contigs进行anchoring和scaffolding，组装的基因组Scaffold N50达33.5Mb。并通过对人类HapMap样品（NA12878）进行基因组de novo组装验证了这种方法的可行性。 
使用10x Genomics+Illumina+BioNano的方法进行基因组组装的结果表明，scaffold N50长度和组装的基因组长度均有提高，而scaffold的数目减少。