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下一代测序和单细胞技术:有什么区别?

发布时间:2022-05-21 10:45:27 阅读:17452次 来源:本站

  下一代测序 (NGS) 和单细胞技术有许多重叠之处,这也许就是它们经常被混淆的原因。然而,这两个术语都位于生物理解五边形的各自角落——这是一个 50 边形的多边形,供参考。

  就像图书馆的小说部分可能将两本书(一本科幻小说和一本高度奇幻小说)彼此相邻分类一样,NGS 和单细胞技术包含了它们自己的研究和理解世界。

  然而,一个简单的区别是单细胞基因组学和技术涉及整个细胞,而下一代测序只涉及一个细胞(DNA 或RNA 测序分析)。同样,这分析过于简单而无法准确,但将作为对两者的简要介绍。

  下一代测序和单细胞技术

  要完全理解差异,您需要隔离每个概念。只有这样,他们才能脱颖而出,成为自己的研究领域。因此,本指南将分为两部分:

  第 1 部分:什么是下一代测序?

  第 2 部分:什么是单细胞技术?

  最后,您应该清楚地了解这两个概念、它们的常用技术和相关技术,以及它们之间的分析差距。

  第 1 部分:什么是下一代测序

  NGS 是一个总体术语,涵盖了当今可用的技术和技术,使研究人员能够对 DNA 和 RNA 链进行测序。这使他们能够研究单个部分或基因,并确定基因组的哪些部分有助于疾病或生物学特征。

  这是如何实现的? 以及具体涉及的测序技术和方法是什么?

  测序分步过程

  无论使用何种仪器(NGS 技术),下一代测序每次都遵循类似的工作流程(NGS 技术)。NGS 工作流程有四个步骤:

  制作测序文库——通过将 DNA 片段制成短链来创建测序文库。这可以使用酶消化、剪切和 PCR 扩增技术来完成。在下一代测序数据分析系统的帮助下,这些链被单独检测和存储——就像为每条可用的 DNA 链生成条形码一样。

  扩增克隆——这个“构建条形码”的过程涉及半导体,它将特定的肽(A、T、G 和 C)翻译成可以存储在计算机上的测序数据。为此,您需要大量信息。使用聚合酶链式反应,您可以复制可用的 DNA 链并复制数百万(或数十亿)份。这称为 PCR 扩增。

  读取 DNA(或 RNA)链——随着聚合链的增长,NGS 技术(无论您使用哪种技术)记录测序增长并基本上“读取 DNA(或 RNA)链”。

  分析结果——来自半导体的原始信号被转换成图案化的电子数据(0 和 1)。然后将其组装、修剪和格式化以适应测序库的限制。最后,需要提取有意义的信息——这就是 NGS 技术的魅力所在。

  要更深入地了解NGS 工作流程和流程,您需要了解一些实际涉及的方法。

  相关:RNA测序分析

  特定的下一代测序方法

  下一代测序涉及过去 15 到 20 年一直使用的常见技术。这些被称为“第三代”测序方法——这些测序技术的第二代和第一代,包括 Sanger 测序,让科学家们回到了 1970 年代。

  有哪些下一代测序方法?

  全基因组测序——当您尝试发现新的基因组序列时,WGS 是您的最佳选择。这种测序方法创建了对整个基因组的深入分析,并且不依赖于先前的序列知识。虽然非常适合疾病遗传学分析、异常检测和非整倍体检测,但它是最慢的方法,并且初级测序工作的成本也最高。高计算和 数据需求使其高效地用于新发现,但除此之外还有更多有针对性的努力。

  如果已经有关于您正在研究的基因组信息,您通常可以使用两种方法来处理目标序列:

  外显子测序——如果您主要关注与蛋白质生产相关的基因组区域(外显子),那么您可以使用外显子测序。这使您可以专注于大约 1% 的整个基因组,为您节省 99% 的计算能力。

  区域特异性panel测序——与外显子组测序类似,区域特异性panel测序允许您靶向基因组的各个部分。它是三种方法中最快的一种,非常适合肿瘤学家、免疫学家和对已知疾病的更多研究。但是,如果您不小心,有针对性的方法确实会导致错过结果。

  到现在为止,您(希望)对下一代测序有充分的了解,并准备好了解我们盘子上的其他概念。单细胞技术。

  第 2 部分:什么是单细胞技术

  作为基本理解,单细胞技术是细胞生物学和微生物学中用于分析细胞和细胞群的工具。当研究人员必须处理的大多数样本来自异质人群时,这些工具非常有用。

  单细胞方法,例如 DNA 测序技术,是对批量分析方法(长期使用)的补充工具。

  在2016 年围绕单细胞技术的《自然》杂志上,他们展示了他们的重点文章,以描述单细胞技术在揭示各种样本组织固有的异质性方面日益重要:

  “随着微流体、电生理测量、高分辨率成像、深度测序和质谱平台的日益复杂,细胞亚型、组织中的物理位置和克隆进化的更详细图片正在出现。此外,这些方法的高度敏感性使得能够识别具有潜在功能或致病后果的稀有细胞。”

  这提供了一种简洁的方式来描述通知单细胞技术所需的大量信息。

  单细胞分析背后的特定技术(和技巧)

  从那里开始,具体的技术和方法将为细胞生物学的这一分支所涵盖的内容提供很多信息。

  单细胞DNA测序

  细胞术和细胞分选

  细胞克隆技术

  实时 PCR(聚合酶链式反应)

  单细胞 DNA 测序被认为是众多单细胞技术之一。因此,虽然在谈论这两个术语时存在许多差异,但现在您可以了解它们的相似之处。

  让我们讨论其他单细胞技术。

  细胞术和细胞分选

  使用同质群体进行单细胞分析要容易得多。流式细胞仪对此有所帮助。

  流式细胞术是一种基于某些特征以高效方式对细胞进行分类的方法。利用流体动力学的特性,细胞仪能够产生一种流动,允许给定样本中的细胞一次通过激光(很少有耦合或误差)。

  从那里,激光光学和测量设备用于识别细胞,电子系统对细胞充电或充电或充电(或保持中性),然后将细胞分为三类之一。

  这是几乎所有细胞研究实验室的主要资源,唯一的缺点是高压会导致人群中的磨损和细胞死亡。

  也就是说,直到 NanoCellect 创建了WOLF Cell Sorter。通过使用小于 2 psi 的分选压力,它比行业标准流式细胞仪正式温和 30 倍。此外,WOLF 细胞分选机是:

  采用一次性墨盒,无污染且无生物危害

  易于使用,附带辅助软件,可帮助初学者和专家

  灵活且易于挤入任何实验室(小于 2 立方英尺)

  细胞克隆技术

  一旦细胞被分类,克隆过程允许您从几个单独的细胞中创建一个大的同质样本。涉及的技术包括:

  通过单细胞沉积技术产生克隆

  连续稀释法

  克隆环法

  实时 PCR(聚合酶链式反应)

  RT-PCR 使研究人员能够快速有效地增加可用于分析的 DNA 链的数量。这可以在数百万或数十亿份的规模上完成,具体取决于需要什么。

  RT-PCR 的步骤包括:

  分离细胞

  用磷酸盐缓冲盐溶液清洗样品

  将样品与裂解液混合并孵育

  释放 RNA

  添加储备溶液以停用裂解溶液

  把它们放在一起

  您可能会看到NGS 和单细胞技术之间有哪些重叠之处。这两种技术都对污染敏感,尽管在该领域取得了重大进展,但仍有出错的余地。因此,单细胞和 NGS 技术都依赖于精确、温和的处理。

  这就是使用合适的细胞分选机的地方。NanoCellect 的 Wolf 细胞分选机可实现健康、有活力的细胞。这使得 NGS、单细胞多组学和抗体开发能够有效地完成。

  这是他们共同的另一件事。

  资料来源:

  美国国立卫生研究院。编码:人类基因组中的破译功能。https://www.genome.gov/27551473/genome-advance-of-the-month-encode-deciphering-function-in-the-human-genome

  自然。单细胞技术。https://www.nature.com/collections/nylbrpjhlp

  NCBI 。单细胞技术正在彻底改变稀有细胞的方法。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4796591/


本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hyzx/1173.html

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