单细胞 RNA 测序样本制备、建库与质控全流程

从组织或细胞样本制备高活率单细胞悬液,完成细胞计数、微液滴或孔板分隔、条形码标记、文库构建和上机前质量控制。

实验目的

从组织或细胞样本制备高活率单细胞悬液,完成细胞计数、微液滴或孔板分隔、条形码标记、文库构建和上机前质量控制。

适用范围与实验要求

  • 样本:新鲜组织消化细胞
  • 样本:培养细胞与原代细胞
  • 样本:外周血或免疫细胞
  • 样本:经验证的冻存细胞或细胞核
  • 物种:人、小鼠、大鼠、其他具有高质量参考注释的物种
  • 难度与耗时:高级,约 2–4 天;测序与生信分析另计
  • 安全:样本采集与处理需具备相应审批;尽量缩短离体时间;扩增前后分区并执行 RNase、气溶胶和交叉样本控制。

实验原理

将单个细胞与带细胞条形码和 UMI 的捕获体系隔离,使每个细胞的转录本在逆转录与扩增后可被追溯,测序后通过质控、降维、聚类和标志基因分析解析细胞异质性。

标准工作流程

  1. 制定样本获取、运输和批次平衡方案
  2. 温和解离并去除碎片和细胞团
  3. 评估活率、浓度和细胞大小分布
  4. 按目标回收量计算上样并完成单细胞分隔
  5. 逆转录、条形码标记和 cDNA 扩增
  6. 构建基因表达文库并纯化
  7. 完成浓度、片段分布和污染 QC
  8. 测序后执行细胞过滤、双细胞识别、归一化、聚类与注释

设备、试剂与耗材

  • 设备:生物安全柜与低温离心机、自动或手动细胞计数设备、单细胞分隔平台、PCR 仪与文库 QC 设备
  • 试剂:组织解离与细胞保存试剂、死细胞去除或细胞富集试剂、单细胞捕获与条形码体系、逆转录与文库扩增试剂、磁珠纯化和定量试剂
  • 耗材:低吸附无 RNase 管、细胞过滤器、芯片、微流控耗材或孔板、PCR 管板与滤芯枪头

必需对照与 QC

  • 细胞活率与浓度复核
  • 空白或无细胞通道
  • 已知细胞混合样本
  • 批次间参考样本
  • 文库阴性对照
  • 活率与浓度满足平台要求;细胞团和碎片受控;文库浓度及片段分布合格;有效细胞数、每细胞基因数、UMI、线粒体比例和双细胞率达到项目标准。

关键参数与结果解释

离体时间、解离强度、活率、细胞浓度、双细胞率、环境 RNA、目标回收量、扩增循环、测序深度和批次平衡决定数据质量。

聚类和细胞类型注释依赖质量过滤、批次校正和参考标志。低质量细胞、应激响应、环境 RNA 与双细胞可能形成伪亚群,关键发现需通过流式、成像或空间方法验证。

常见问题与排错

活率低时缩短处理并优化解离;细胞团多时增加过滤和温和吹打;环境 RNA 高时减少裂解细胞并优化清洗;回收量偏差时重新核对计数、浓度和平台装载参数。

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