シングルセルと超微量インプットRNA-Seq
シングルセルRNAシーケンシングの紹介
複雑な生物系は、調和のとれた個々の細胞機能で決まります。バルクゲノムデータやトランスクリプトームデータを取得する従来の手法では、この生物系の複雑さをもたらす細胞の不均一性を解明することはできません。シングルセルシーケンスは次世代シーケンス（NGS）手法であり、個々の細胞のゲノムやトランスクリプトームを調べて細胞間のバリエーションについて高解像度で見ることができます。
超微量インプット手法とシングルセルRNAシーケンス（scRNA-Seq）手法で、研究者は複雑な組織内の個々の細胞の異なる生物学的探求を行い、環境要因に対する細胞の亜集団における反応を理解できます。高感度なscRNA-Seq手法は、分化、増殖、腫瘍形成などの時間依存的プロセスにおける細胞機能と不均一性の研究を強化します。
シングルセルRNA-Seqの利点
シングルセルおよび超微量インプットRNA-Seq手法は、最小限のインプットから偏りのない方法でトランスクリプトームを研究するための強力なツールです。シングルセルRNAシーケンスは多様な研究分野に適用でき、健康と疾患における細胞機能の理解を変革する可能性を秘めています。
- 高品質なサンプルに対して、シングルセルインプットレベルまでのロバストなトランスクリプトーム解析を実現
- 全細胞を直接処理する統合プロトコールで、サンプルの完全性を保持します
- 高解像度の解析により、バルクサンプリングおよびバルクRNA-Seq手法では通常見落とされてしまう細胞の違いを発見できます
シングルセルシーケンスと解析ワークフローの動画
シングルセルシーケンスでは、存在する細胞の種類が明らかになり、個々の細胞が複雑な生物系にどのように関わっているかを解明することができます。組織準備から解析に至るまで、イルミナのシングルセルシーケンスワークフローをどのように活用できるかをご覧ください。
バルクRNA-SeqとシングルセルRNA-Seqの違い
バルクRNA-Seqは、組織全体に対する洞察の提供に優れています。研究者が全体像を理解するのに役立ち、新しい発見のためのターゲットを絞らないアプローチとして使用できます。しかし、バルクRNA-Seqは、幹細胞や血中循環腫瘍細胞などの、希少でありながら生物学的に重要な亜集団からのトランスクリプトをキャプチャーできない場合があります。さらに、バルクRNA-Seqで同定された低発現遺伝子は、むしろ希少な細胞種では強く発現している可能性があります。
対照的に、シングルセルRNAシーケンスデータは個々の細胞に対して生成されるため、同じサンプル内の細胞間の微妙な違いについてより深い洞察を得ることができます。個々の細胞間のバリエーションは、同じ細胞亜集団を調べた場合でも非常に大きくなることがあります。これは特にトランスクリプトームに当てはまります。トランスクリプトームは、ゲノムとエピゲノムの相対的な安定性と比較して、反応性が高く動的なものです。複雑な臓器や組織を単一細胞レベルで検査することは、多くの疾患やシステムに対する理解を深めるために不可欠です。
ハイスループットおよびロースループットscRNA-Seq手法
シングルセルRNAシーケンス手法は、細胞スループットで区別できます。
ハイスループットのシングルセルプロファイリング法は、研究者が費用対効果の高い方法で1回の実験で何百～何百万もの細胞を調べる場合に推奨されます。
ロースループット法は、サイエンティストが1回の実験で数十～数百個の細胞を処理する必要がある場合に推奨されます。ロースループット法には、一般に機械操作やセルソーティング/パーティショニングテクノロジーが含まれます。
ハイスループットとロースループット両方のシングルセルRNA-Seq手法のワークフローを以下でご覧ください。どちらの方法も、イルミナの実績のあるSequence by Synthesis（SBS）化学を利用しています。イルミナのシーケンスシステムは、高いデータ精度と柔軟なスループットを実現し、規模に関係なくシングルセルシーケンシング研究に実績のあるNGSソリューションを提供します。
超微量インプットとシングルセルRNA-Seqのハイスループットワークフロー
この高感度でスケーラブル、そしてコスト効率の高いハイスループットscRNA-Seq手法を利用して、遺伝子発現における価値ある洞察を得ることができます。
超微量インプットとシングルセルRNA-Seqのためのロースループットワークフロー
特定の研究で、1回の実験で数十個から数百個程度の少数細胞の処理を希望する研究者には以下のロースループット手法をお勧めします。
シングルセルRNA-Seqデータ解析と洞察
DRAGENシングルセルRNAパイプライン
DRAGEN シングルセルRNA（scRNA）パイプラインは、リードから細胞ごとの遺伝子分子バーコード（UMI）カウント遺伝子発現マトリックスまでのマルチプレックス化されたシングルセルRNA-Seqデータセットを処理できます。このパイプラインは、断片の1つのリードが転写産物に対応し、もう1つのリードがセルバーコードおよびUMIを含むライブラリー設計に対応しています。パイプラインに含まれる機能：
- RNA-Seq（スプライス認識型）アライメント、および転写産物リードに対するアノテーション済み遺伝子とのマッチング
- バーコードリードのセルバーコードおよびUMIのエラー補正
- 遺伝型に基づくデータおよび遺伝型に依存しないサンプルのデマルチプレックス法
- 細胞および遺伝子ごとのUMIカウントによる遺伝子発現の測定
- リード2 UMIによるセルハッシュとフィーチャーカウント
- スパース遺伝子発現マトリックス出力
- シングルセルRNA QCメトリクス
Partek Flow
Partek Flowソフトウェアは、生のRNA-Seqデータからパスウェイ解析まで、強力な統計解析と視覚化の機能を提供します。使いやすいワークフローとインタラクティブな視覚化を備えており、コマンドラインの経験がなくてもシームレスにデータを解析できます。このツールは、信頼できる強力な統計解析と情報豊富でインタラクティブな視覚化を組み合わせ、開始から完了まで解析をサポートします。 クリックするだけで、簡単に解析を完了できます。
- 独自のデータや、定評のあるオンラインリポジトリから取得した公開データをインポート
- バッチ効果を除去して、生物学的情報を探索
- 疑似バルク解析を実行
- 細胞集団を特徴づけるバイオマーカーを探索
- 発現差のある遺伝子とタンパク質を検出
シングルセルシーケンスのアプリケーション
シングルセルシーケンスは幅広いアプリケーションに対応し、研究者は複雑な生物学的システムを理解する上で大きな進歩を遂げることができます。定評のあるアプリケーションには以下が含まれます。
- がん研究：scRNA-Seqは、腫瘍の不均一性、希少な治療抵抗性細胞集団、免疫療法の奏功に関する画期的な研究を支えてきました。
- 幹細胞生物学：シングルセルシーケンスアプローチにより、幹細胞亜集団における転写不均一性の特性評価が可能になります。
- 免疫学研究：scRNA-Seq法は、免疫細胞の発生、自己免疫疾患、希少な免疫細胞亜集団に関する研究を推進しています。
- 神経生物学：研究者は、シングルセルRNA-Seqを利用して脳病理を研究し、疾患特異的なトランスクリプトームプロファイリング研究を行うことができます。
シングルセルトランスクリプトミクスにスポットライトを当てる
scRNA-Seqの新たなアプリケーションに関する詳細を学び、複雑な細胞生物学に関する深い洞察を手にしてください。
シングルセルシーケンスに関するリソース
シングルセルに関するウェビナー
シングルセルデータの探索方法
このプレゼンテーションでは、三次的scRNA-Seq解析における基本的なステップを紹介し、さまざまな細胞集団が外的要因にどのように反応するかに焦点を当てます。
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複数部位にわたるシングルセルRNAシーケンス
テクノロジーの進歩により、一つのワークフローで複数のサイトからのシングルセルRNA-Seqが可能になりました。データ品質、脆弱な細胞タイプの回復などについて説明します。
シングルセルマルチオミクス：RNA-Seqを超えて
Michael Kelly博士は、シングルセルシーケンス法を使用して聴覚の発達を研究し、NCIがん研究センターの研究をサポートしています。
主なアプリケーションノート
NextSeq 1000およびNextSeq 2000シングルセルRNAシーケンスソリューション
この費用対効果の高い柔軟なワークフローでは、シングルセルの遺伝子発現を測定でき、通常はバルクサンプリングメソッドでマスクされた細胞の違いを探索できる高解像度分析が可能になります。
シングルセル遺伝子発現 + ATAC-Seqソリューション
単一細胞の遺伝子発現とクロマチンアクセシビリティを統合し、遺伝子制御を行う細胞内メカニズムを明らかにします。
NextSeq 1000および2000システムによるシングルセルおよび空間シーケンス
XLEAP-SBS手法と10xゲノミクスシングルセルおよび空間ソリューションを組み合わせることで、NextSeq 1000およびNextSeq 2000システム上で高解像度のゲノミクスが可能になる仕組みをご紹介します。
シングルセルシーケンスに関する考察、動向、今後について
クローン病やピーナッツアレルギーから細胞治療や免疫療法まで、NIHR Guys' and St. Thomas' Biomedical Research Centreのラボでは、シングルセルゲノミクス研究にイルミナテクノロジーを使用しています。
免疫療法研究におけるシングルセルRNAシーケンス
MD Anderson Cancer CenterのSwetha Anandhanは、イルミナと10x Genomicsとともにこのウェビナーに登壇します。彼女は、多形性膠芽腫において、免疫チェックポイント阻害剤による治療後も持続するマクロファージ集団を特定するために使用したシングルセルRNAシーケンスについて解説しています。
ウェビナーを閲覧その他の情報
がんシングルセル解析
NGSによるシングルセルシーケンスは、個々のがん細胞のゲノムまたはトランスクリプトームを調べ、細胞間のバリエーションを高解像度のビューで表示できます。
CITE-Seq
CITE-Seq（トランスクリプトームとエピトープの細胞インデックス）は、単一細胞のリードアウト内で細胞表面タンパク質とトランスクリプトームデータを同時に定量するシーケンスベースの手法です。
トランスクリプトミクス
トランスクリプトームのプロファイリングは、生物学的な理解を高めます。さまざまな手法を調べ、RNA-seqの検出力がいかに影響力の高い研究を強化できるかを確認してください。
マルチオミクス
ゲノミクス、トランスクリプトミクス、エピジェネティクス、プロテオミクスからのデータを組み合わせることで、遺伝子型と表現型のつながりをより正しく理解できます。
ATAC-Seq
バルク細胞集団または単一細胞のいずれかにおいて、ゲノム全体のオープンクロマチン領域を高解像度で評価します。
腫瘍微小環境を探る
Alex Swarbrick博士が、乳がんと前立腺がんにおける腫瘍微小環境の研究におけるシングルセルシーケンスの利点について説明します。
関連ソリューション
ATACシーケンス
ATAC-Seqは、高活性トランスポザーゼTn5を使用してクロマチンアクセシビリティを評価するために広く利用されている手法です。高解像度でシングルセルに対して実施することができます。
ATAC-Seqの詳細はこちら
