DO MORE with LESS | 用聲波玩轉單細胞測序

2020-08-25 測序中國

聲波和單細胞測序有什麼關係？NGS玩家又在玩什麼黑科技學科交叉？

故事要從聲波隔「山」打物說起。Echo，一臺修煉「內力心法」的硬核液體工作站，能夠發射聲波，通過聆聽反射的回聲獲知樣品性質及液面高度信息。再以聲波的能量讓液體振動，激發納升小液滴，將液體垂直打入到目的板中。在聲學微滴噴射(ADE) ¹及動態流體分析 (DFA) ²專利技術支撐下，Echo通過聲波能量控制實現準確的液體轉移，噴射液滴單位可以低至2.5 nL。Echo聲波移液技術大大拓展了人們對傳統移液方式的認識——原來移液不只是移液器加上吸頭而已。

劃重點！！

  • 這是一種非物理接觸，不需要吸頭的納升級移液；
  • 基於聲波能量計算的納升液滴轉移，準確度高；
  • 移液速度極快， 從384孔板向384孔板移液時長小於4 min !

搬磚工如我看到此處驚呼amazing，而大佬之所以為大佬，總是擁有不一般的敏銳嗅覺：

Hey man，給我一個2.5 nL的液滴，我能玩轉單細胞!

單細胞測序技術近幾年來持續發光發熱。它的起始核酸材料極少，步驟比普通NGS繁雜，實驗周期更長，難度和風險也更大。重現性和成功率是一大考驗。單細胞測序方法眾多，除了商品化試劑盒，許多研究人員也會針對自己關注的特徵開發全新的技術。另一方面，開展腫瘤異質性等針對細胞群體的研究越來越普遍，這需要對大批量細胞進行逐一的測序和解析。如果按照試劑盒常量/rxn，手工完成每一個細胞的實驗，勞力和成本都難以承受。

不禁要為慧眼識珠的NGS玩家點讚。Echo的硬核技術決定它非常適合解決單細胞測序中遇到的超高通量、技術靈活多變、反應scale-down成本控制、交叉汙染等問題。

Echo微量化的單細胞基因組放大

MDA （Multiple displacement amplification）是常用的微量核酸擴增技術。Echo可以完成從添加變性劑處理、終止液處理，到Phi29酶恆溫擴增等步驟，實現超小體積下的全基因組放大。反應體積從50 uL/rxn縮小到2 uL/rxn，縮小倍數高達25倍。

DOE Joint Genome 研究所Tanja Woyke等³在Nature Protocol文章中提到，採用Echo開展微量化的MDA實驗，能有效降低汙染風險，節約試劑、耗材成本，也簡化了高通量實驗流程。

圖1. Echo完成微量化的全基因組放大實驗流程

Echo微量化的單細胞測序文庫製備

不只是全基因組核酸放大，聲波移液能完成單細胞NGS文庫的製備。以SMART-Seq cDNA文庫製備為例。利用Echo將SMART-Seq反應體系（50 uL）縮小4，5，8，10，16，20至32倍，Nextera XT 試劑盒縮小10倍（50 uL至5 ul）使用。所有反應均能夠獲得足夠下遊上機測序的文庫。值得注意的是，SMART-seq cDNA文庫製備中，常量反應總體積為50 ul, 縮小32倍後反應總體積僅僅只有1.75 uL，還不及一個常量反應中逆轉錄酶使用量大。一個96 rxn的試劑盒將具備完成3072 rxn的可能。

圖2. 採用Echo完成的微量化單細胞RNA-seq NGS文庫製備流程

Echo的單細胞文庫製備不受待測細胞數目的限制，支持各種試劑盒的靈活組合和NGS建庫方法學DIY。做你想做的，測你想測的，提供scale-down的微量化反應體系和scale-up的自由度。

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獲取Echo聲波移液系統詳情

參考資料：

1. US Patent 6938987

2. US Patent 6938995

3. http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nprot.2014.067

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