单细胞分析-优势,挑战,和应用程序

异质性存在,即使在最小的细胞的数量。能够分析细胞在个人层面意味着你更全面的了解关键变化的“细胞”,而不是那些在人口水平。有信息在一个——和多单元级确保你可以更准确地捕捉关键的见解。

我们最近采访了玛丽安Rehak博士研发副总裁在球形流体,以了解更多关于单细胞分析的重要性。玛丽安涉及遇到的一些共同的挑战和突出的一些关键的应用程序。

劳拉·兰斯顿(LL):为什么它这么重要执行分析“单细胞”级别的?

玛丽安Rehak(先生):有必要研究细胞多和单细胞水平给科学家一个平衡和包罗万象的画面。健康的细胞间差异是一种自然属性和病变组织或多细胞生物,提出重大挑战在当前的药物发现和开发、诊断和预测。

整个细胞数量的统计分析提供了一个平均响应在整个人口,并不完全代表任何一个细胞,包括罕见变异。所以,人口平均可能掩盖一个细胞的反应。这种异构性是一个主要的挑战当试图开发准确的疾病模型,或阐明病人应对特定的疗法。从根本上说,单个单个细胞分析异构的人口使生物的减少噪音和提供调查和描述稀有细胞的能力。

我遇到一些常见的挑战是什么什么时候执行单细胞分析?

先生:在单细胞分析的一个主要挑战是初始隔离和单个细胞的文化。下游细胞生存能力需要进一步分析和细胞产物。然而,细胞通常并不在自己的独立和很难文化。细胞是深受周围环境和细胞间的相互作用。单个细胞被操纵和孤立的不再是在本国的环境中,这可能导致一个自然的反应人工环境。另外,隔离过程可以产生意想不到的细胞压力,改变行为,生存能力和细胞的轮廓。

单细胞分析的另一个限制是处理能力,分析每个细胞在一个人口需要成千上万的数以百万计的单个细胞在高吞吐量的方式被处理。

能够理解一个细胞群的复杂性需要从各个方面分析。然而,多路复用的单细胞分析可能会非常棘手,因为许多分析技术破坏细胞过程不准确的结果。

很难辨别生物噪声在异构的人口。单细胞分析可以帮助解决这个问题在标准化验。

作为单细胞分析的方法和平台,数据产生显著增加。分析详细的数据从一个细胞生成是一个挑战,例如单细胞测序提供了巨大的数组的信息,需要专业的生物信息学分析和解释。对于大多数的数据,很难联系在一起的关键表型或分子反应。

噢,研究者们能做些什么来克服这些挑战?

先生:新技术正在开发分离细胞以温和的方式,以确保细胞的可行性。这些包括细胞打印机和微流体平台,利用picodroplet技术,比如Cyto-Mine^®单细胞分析系统(球形流体),保护剪应力的单个细胞。

拥有灵活地执行多个化验在单个细胞,或连续的评估单个细胞,可以提供洞察其动态变化。

此外,开发人工智能在单细胞分析可以检测数据趋势,例如诊断支持疾病的早期检测。

噢,你能介绍一些应用单细胞技术?

先生:应用广泛的列表;许多行业受益于理解单个细胞的细微差别或要求人口来自一个克隆。

在生物制药的发现和开发,有一个内在的需要单个细胞生物制剂的生产。确保生物制剂来源于单一克隆源已被国际协调理事会规定的技术要求药品对人类使用(我)为了确保一致性和质量的生产,减少人口异质性,最小化基因组不稳定性。同样,诱导多能干细胞应该来自一个祖,以确保生成的人口有相同的遗传背景。

的一个关键应用单细胞技术可以利用是罕见的细胞检测的大型异构的人口。这使得有价值的检测和隔离,罕见的B细胞抗体的发现,和high-expressing单个细胞细胞系发展有助于增加进入生物制剂的速度和效率的供应链。此外,单细胞分析可用于诊断检测循环肿瘤细胞出现在非常小的数字隐藏在数百万外周血红细胞和白细胞。

单细胞技术的使用大大地促进我们理解肠道微生物组。单细胞测序的微生物细胞有可能识别特定的肠道细菌的功能,提供洞察微生物菌株的复杂变化如何影响疾病。同样可以适用于环境的应用程序,如修复和筛查罕见的土壤细菌所需的特色,和海洋微生物的筛选。找到“正确”的微生物的来源可能是有益的各种应用程序。

其他领域的应用包括利用合成生物学生产价值的克隆,精密基因组编辑和调查信息交互机制的阐明疾病或发现新的目标。

噢,什么技术是目前用于识别单个细胞和你能涉及一些每个技术相关的优点和缺点?

先生:目前有四种技术用于单个细胞的分析,即单细胞成像系统单细胞测序、流式细胞仪和微流控液滴技术平台。

单细胞成像系统

这些通常扫描单个细胞或细胞的数量来确定特定的细胞类型,或者与荧光或比色探针的存在特定蛋白或细胞特性。他们宝贵的表型鉴定但通常很慢,一些将是相当昂贵的。

单细胞测序

单细胞测序提供了丰富的数据结果,提供一个详细的了解后基因表达在人口异质性的生物信息学分析。吞吐量相对较低,大约只有几百细胞被分析每个实验。然而,当结合微流体,这可以大大提高吞吐量成千上万,但这仍与其他技术相比相对较低。

流式细胞术

流式细胞术是一种高度建立技术和令人难以置信的高吞吐量,测量大约每秒70000事件。它提供了一些分析功能。然而,它是不可能进行细胞分泌物化验有信心一样分泌分子可以扩散到细胞外环境。而冷捕捉分泌物化验确实提供了一个洞察分泌保留在细胞表面的蛋白质,这些都不是实时测量。流式细胞术是过程的另一个缺点是依赖标记细胞在处理之前的利益或目标,要求以前知识的目标。此外,高剪切力应用在排序可能导致脆弱的主要细胞的损失。

微流控液滴技术

微流控液滴技术提供了高通量单细胞分析规模小型化,以及分析能力。液滴提供micro-reaction室陷阱分泌抗体或其他分泌生物分子,允许敏感和快速分析流式细胞术相比,只能测量细胞表面或扩散分子有关。

液滴技术可以复杂雇佣到集成简单易用的平台。然而,Cyto-Mine^®使用球形流体“picodroplet专利技术,是一个自动化平台,结合单细胞筛选、排序、分配、成像和克隆验证。它每天可以处理多达4000万个细胞,并评估和隔离那些产生特定抗体或蛋白质帮助简化工作流程、提高吞吐量生物制剂发现和细胞系的发展。

玛丽安与劳拉说话Rehak伊丽莎白兰斯顿博士科学作家技术网络。188金宝搏备用