MobiNova®跨平台、多物种、单细胞多组学解决方案

MobiNova^® 跨平台、多物种单细胞多组学解决方案是一套先进的技术平台，专为高通量单细胞研究而设计。该解决方案能够在多物种之间灵活应用，并支持多组学层面的分析，结合了表观遗传学、三维基因组学等前沿基因组技术，可以同时进行多组学数据的采集和分析。其核心技术采用液滴式微流控芯片，通过将单细胞悬浮液、反转录试剂和特制微球结合在一起，在油包水的液滴中进行细胞裂解，从而实现单细胞水平的高效分离和测序。MobiNova^®平台能够实现大规模单细胞数据的高通量处理，显著提高实验效率和数据重复性，对需要分析大量细胞的科研项目尤为有利。此外，该平台能够在多个测序平台上操作，包括第三代纳米孔测序技术，提供更长的读长和更全面的基因组覆盖。MobiNova^®平台适用于哺乳动物组织、微生物和植物基因组的研究，显示出其广泛的应用前景。利用机械破碎和酶消化相结合的方法，MobiNova^®能够在短时间内获得高活性、高得率的单细胞悬液，确保实验结果的可靠性和重复性。

 MobiNova^®  主要特点

1. 高通量能力

   MobiNova^® 系统一次可以处理数十万个单细胞，具有极高的细胞捕获率和数据质量，每次运行仅需十分钟。

2. 多组学解决方案

   平台支持多种组学分析，包括单细胞转录组、免疫组、ChIP-seq和蛋白质组学等，能够满足不同研究需求。

3. 技术创新

   MobiNova^® 采用液滴微流控技术，通过将单细胞悬浮液、反转录试剂和特制微球结合在一起，并在油包水的液滴中进行细胞裂解，实现高效的单细胞分离和测序。

4. 应用领域广泛

   MobiNova^® 平台适用于哺乳动物、微生物和植物基因组研究，显示出广泛的应用前景。

5. 全流程解决方案

   该系统包括高通量单细胞测序平台，能够实现高效的单细胞测序和数据分析，能够检测每个细胞多达5000个基因。

 单细胞技术  重要应用方向

1. 单细胞测序在肿瘤学和免疫学中的应用
   

    （1）癌症研究

• 异质性: 单细胞测序（scRNA-seq）揭示了癌细胞的异质性，这是几乎所有人类癌症的关键特征，复杂化了治疗和康复过程。它有助于理解肿瘤细胞内的基因和表观遗传变化。

• 肿瘤微环境: scRNA-seq在各种癌症（如高级别浆液性输卵管卵巢癌 (HGSTOC) 和乳腺癌）中识别新的治疗靶点和细胞表型，有助于了解肿瘤的侵袭和转移。

• 基因调控网络: scRNA-seq有助于构建基因调控网络（GRNs），探索肿瘤内部异质性和癌症发展中的关键基因，如黑色素瘤研究所示。

   （2）免疫微环境

• 免疫细胞浸润: scRNA-seq揭示了不同免疫细胞（T细胞、B细胞、巨噬细胞）在肿瘤微环境（TME）中的作用，这对于理解癌症进展、转移和对免疫治疗的抵抗至关重要。

• 免疫调节因子: 识别TME中的关键免疫调节因子，增强对免疫细胞动态、代谢和异质性的理解，从而改进癌症免疫疗法。

• 巨噬细胞可塑性: 区分TME中的M1（抗肿瘤）和M2（促肿瘤）巨噬细胞，有助于制定针对性的免疫治疗策略。

     2. 单细胞测序在辅助生殖中的应用

   （1）提高 IVF 成功率

• 胚胎筛查 (PGS): 单细胞测序有助于在胚胎植入前筛查遗传突变，提高IVF成功率。

• 异质性分析: 传统ART过程中，每一步（超排卵、受精、胚胎发育等）都需要细致检查，单细胞测序技术可以揭示生殖组织和胚胎的异质性，从而优化每一步的处理。

• 人类细胞景观 (HCA)和绘制人体器官和组织的单细胞图谱（Tabula Sapiens）: 这些项目提供了生殖器官（如睾丸、卵巢和子宫）的多组学数据，助力ART研究。

• 子宫内膜转录组:通过单细胞测序识别主要的子宫内膜细胞类型，揭示了子宫内膜植入窗口的基因活性变化。

     3. 单细胞测序在胚胎发育中的应用

   （1）细胞谱系和发育轨迹重建

• 单细胞转录组技术深化了对哺乳动物细胞谱系动态过程的理解，通过连接不同时期的细胞状态，可以重建发育过程中的细胞谱系轨迹。

• 利用非洲爪蟾作为模式生物，通过时间信息和细胞聚类，研究发现内胚层、中胚层和外胚层的细胞命运在囊胚阶段后即开始分化。

   （2）轨迹推断工具

• 为发育生物学等领域提供了动态变化的无偏见和转录组范围的视角。

   （3）空间转录组技术的必要性

• 单细胞转录组在细胞分离过程中不可避免地丢失空间信息，而空间信息是细胞身份的关键决定因素。

• 空间转录组技术可以解析胚胎发育过程中细胞谱系分离的空间组织和分子结构。结合空间和单细胞多组学，将解决基本问题，并为许多发育和疾病研究提供新见解。

    4. 单细胞测序在植物育种中的应用

    （1）异质性研究

• 单细胞转录组技术揭示了植物不同细胞类型的异质性，发现了如根静止中心细胞、侧根原基细胞、保卫细胞及韧皮部薄壁细胞等稀有细胞的新功能。

    （2）环境响应

• 通过比较不同环境压力下的单细胞转录组，研究发现不同细胞群对环境压力的独特响应。这有助于理解植物如何在不同环境条件下调整其生理和生长模式。

   （3）发育轨迹重建

• 单细胞转录组技术可以重建植物细胞的发育轨迹，揭示如根毛分化、皮层细胞发育及侧器官起始等过程中的动态转录变化和调控因子。

   （4）空间转录组学

• 空间转录组技术结合单细胞多组学，揭示了具有位置信息的基因表达模式。例如，研究揭示了拟南芥叶片上表皮和下表皮细胞间的显著转录差异，为理解细胞位置与功能之间的关系提供了新方法。

   （5）新型调控因子的发现

• 单细胞多组学技术帮助识别了植物发育过程中新的调控因子。这些因子在细胞分化和发育过程中起关键作用，对于植物育种具有重要意义。

  （6）复杂细胞结构解析

• 单细胞多组学技术应用于分析植物复杂的细胞结构和动态发育过程，有助于理解植物组织和器官的形成机制。

  （7）基因表达模式研究

• 通过单细胞转录组分析，研究了不同发育阶段和条件下的基因表达模式，揭示了许多细胞类型特异性的基因调控网络。

 单细胞  技术的前景

1. 单细胞空间组学
   

    （1）胚胎发育、神经科学和肿瘤异质性研究

• 空间解析的单细胞组学技术是对细胞在其原生环境中的分布或组织方式的研究，这对理解胚胎发育、神经科学和肿瘤异质性等基本机制至关重要。

    （2）空间转录组学（ST）技术的进展

• 目前的ST技术主要分为基于成像和基于测序的两类，各有其优势，如空间分辨率和通量。基于图像的方法源自FISH技术，它可以用来在细胞中对选定的RNA转录本进行成像。但是，FISH技术能同时观察的基因数量受到独特荧光色彩数量的限制，这对转录组范围的特性化构成了主要挑战。

   （3）测序的空间转录组学

• 测序的空间转录组学的一般原理是通过在玻璃滑片表面的指定位置预加载条形码探针，捕获和定量RNA转录本。然后将组织切片放在条形码探针上方，细胞中的RNA随后被释放并与探针原位杂交。直接在这些玻璃滑片上进行测序。RNA物种和条形码可以从测序读取中读出，空间位置可以用条形码解码。

   （4）空间转录组学技术的发展方向

• 空间转录组学技术正在朝多个方向发展，以解答广泛的生物问题。例如，将额外的模式（如基因组学、表观基因组学、蛋白质组学和代谢组学）融入当前以转录组学为中心的空间技术中；考虑3D空间演化的动态性。时间序列的3D空间单细胞多组学数据将产生更多关于基因调控、发展轨迹和肿瘤进展的洞察。

     2. 单细胞多组学

   （1）细胞多组学的进步

• 随着单细胞RNA测序技术的发展，分子机制研究发生了深刻的变化。蛋白质组学在蛋白质测序技术（如单分子质谱、蛋白质测序的DNA纳米技术和线性化蛋白质的指纹识别）方面也期待类似的进步，这将允许在单细胞水平上进行蛋白质分析，即使是低丰度的蛋白质。

    （2）单细胞多组学的应用

• 从技术角度看，单细胞多组学已被应用于肝脏巨噬细胞的细胞生态位的研究，揭示了与脂质相关巨噬细胞（LAMs）有关的细胞-细胞微环境回路。另一方面，单细胞多组学也在人类大肠癌的复杂多层次功能障碍、COVID-19患者的免疫反应以及人类卵母细胞的动态表观遗传景观等方面得到了应用。

    （3）单细胞多组学的前景

• 越来越多的研究人员将把单细胞技术应用到他们的研究中。这将是单细胞的时代，在这个时代中，将会发现新的细胞类型和新的分子机制，就像在达尔文的时代中发现了新的物种和他们的进化路径。