單細胞技術研究方向介紹
細胞探索和檢查是生物學研究的基礎。然而，生物學知識的主要數量源于研究細胞群的傳統(tǒng)方法，而不是生物學最基本的單位，即單個細胞。在這種格式中，假設細胞群在物理特征上是同質的，基因組表達和平均測量值通常會掩蓋單細胞差異 。從本質上講，生物學的許多關鍵領域需要只能在單細胞水平上解決的研究，例如干細胞分化和疾病進展。據計算，在前 5 次人類合子后分裂期間，每個細胞每次分裂大約有 1.3 個突變。衰老和神經退行性變期間體細胞突變增加。單細胞技術研究方向是什么？生物和物理技術的改進推進了單細胞研究，并為這些領域和許多其他領域提供了新的見解，這些領域可能產生更大的影響。在單細胞探索水平上，可以看到和分類許多差異。隨著該領域的發(fā)展，這些差異已被證明是生理和生物過程的催化劑以及調節(jié)劑 。



技術和分析技術的進步一直是單細胞領域的推動力 。以前的理論現在可以及時且具有成本效益的方式進行測試。成像技術允許通過熒光二級標記的陡峭性質進行更大范圍的分類，現在將 GFP 和其他特征轉染到細胞系中很常見。這種轉染現在可以通過病毒標記在單細胞水平上實現。

雖然大多數單細胞技術需要分離或分離單個細胞，但組合條形碼可以直接作用于細胞池。有時，分離細胞核而不是細胞并進行進一步分析，例如單核 RNA-seq以盡量減少來自其他細胞的任何污染或全神經元解離或激光字幕顯微解剖遇到的降解。

單細胞技術及應用

技術	應用	相關數據
FACS 微型筏	分類和隔離	分離細胞以進行其他相關技術分析 根據目標標記對細胞進行分類以進行分組和可能的分析
1D 跟蹤 Fibrillar Microfluidics 傳統(tǒng) - 單細胞 3D	細胞運動	遷移率、持久性和出租車研究 可以分析細胞粘附和表型 3D 平行原生環(huán)境
生物傳感器	生化分析	監(jiān)測與生理過程相關的結合相互作用
支柱 微接觸印刷	細胞牽引力	對細胞運動至關重要的機械數據
RT-qPCR RNA FISH TIVA 質譜	基因組分析	基因表達譜 一些技術的空間信息

單細胞研究的一個主要限制是確保可以對大量生成的數據進行邏輯和成功的分析。在單細胞蛋白質組和基因組分析中尤其如此。隨著技術的不斷完善，以系統(tǒng)和有意義的方式全面解釋數據的能力將變得至關重要。通過圖像采集監(jiān)測單個細胞正在迅速增加研究人員可用的實驗方法。開源和專有軟件可以編譯大量圖像并生成全面的延時圖像，從而使更復雜的技術變得易于重現。表 1 顯示了當前使用的一些關鍵方法，以及對產生的相關數據和相關生物學研究領域的解釋。
 

技術	優(yōu)點	缺點
流式細胞儀	高通量 可以同時篩選多個標記 成熟的技術	需要大量細胞群，這需要細胞通過傳代生長 高流速會損壞細胞 不適合所有細胞類型
微型筏	需要少量 細胞 可以研究所有細胞類型	需要特殊設施才能產生 有限的標記篩選

單細胞分析-流式細胞技術和微筏陣列技術
單個細胞通常可以在顯微鏡下手動拾取 。除了手動方法，特定的排序方法是單細胞策略的關鍵組成部分。微流體技術的進步極大地提高了這些方法的通量，將能夠分析的細胞數量增加到相關水平。熒光激活細胞分選 (FACS) 是一種成熟的方法，適用于廣泛的應用。然而，新的微打印方法，如微筏陣列正在迅速為該領域做出貢獻，并且似乎是當前的主選方法。

FACS是流式細胞儀的流行工具。它成為生物學中的一種標準工具，用于分選具有現成來源的不同單克隆抗體的活細胞�？贵w與熒光團連接，并在細胞懸液中篩選所需的標記。通過激光對細胞進行分類，以根據抗體的結合測量熒光特性，并將其分類為相應的類別。流速在FACS 中至關重要，以確保在任何給定時間只有一個細胞通過激光�？捎玫牟煌瑹晒鈭F的數量限制了可以在任何時候篩選的參數數量。通過 FACS 對 NeuN 染色的細胞進行分類是單神經元研究的常用方法 。多種標記和染料可用于對具有獨特標記表達的細胞進行分類。例如，B Shen 等人通過多種標記物分離出骨髓造血細胞和脾細胞。
微型筏是微米大小的孔，當細胞分離物流過它們時，平均存在零個或一個細胞。附著方法可以是磁性的、聚苯乙烯的或生物的 ，并將細胞牢固地固定在適當的位置。在識別出感興趣的細胞后，可以使用微針或其他類似技術將細胞與微筏一起移出。尺寸通常在數千口井中，但如果需要，可以擴展到數百萬甚至更多。

微筏陣列已被用于對具有高存活率的貼壁細胞進行分類以進行植入。相對于 FACS，微筏陣列不需要高細胞群或流速；這兩者都可能導致細胞表型的變異。因此，它是所有細胞類型（包括脆弱細胞）的可行選擇。此外，它是干細胞和原代細胞系的理想選擇，因為達到適當濃度所需的傳代次數較少，可防止對多能性、基因表達和表型異質性造成不可逆的改變 。分類后，微筏陣列還可以通過充當微載體來幫助植入傷口愈合和再生應用。微載體的使用已被證明可以增加肝臟、心臟和肺組織的愈合，而微筏有助于篩選貼壁細胞，這是有效植入所需的。

微流體，例如液滴微流體 Fluidigm C1 系統(tǒng)或 10X 基因組學系統(tǒng)  ，也是分離單細胞的重要工具。
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