发布时间:2024-07-09 13:01 原文链接: 详细介绍一下单细胞分析技术的发展历程

单细胞分析技术的发展历程如下:


早期阶段:
细胞生物学起源于1665年,当时罗伯特·胡克(Robert Hooke)首次在简单的复合显微镜下观察到细胞。然而,尽管扫描电子显微镜等更强大的显微镜的发展使科学家能够窥探到极小的分子,但在很长一段时间内,他们缺乏观察单个细胞分子谱的能力。


单细胞测序技术的出现:
2009年,北京大学汤富酬教授在博士后期间发表了世界第一篇单细胞 mRNA 测序的文章,引起了业界广泛关注。这标志着单细胞测序技术的诞生,使得在单细胞水平进行全转录组测序成为可能。


高通量时代的到来:
一开始进行单细胞测序,是通过有限稀释法、显微操作法、激光显微切割、流式细胞术等方法将单个细胞分离出来,独立构建测序文库,但受细胞分离技术和高昂成本所限,只能检测少量的细胞(几十到几百个)。


随着基于 barcode 标签的单细胞识别技术的出现,以及 Drop-Seq、Cyto-Seq 等基于微滴或微孔的新型单细胞分离技术的发展,单个细胞分离和捕获测序的成本大大降低,单细胞转录组测序进入了高通量时代。


单细胞多组学技术的发展:
在单细胞转录组测序技术快速发展的同时,单细胞多组学技术也在迅猛进步。它可以在同一个细胞内同时检测两种或两种以上的组学,如单细胞转录组与单细胞 ATAC 联合检测,以及单细胞转录组、免疫组库、表面蛋白同时检测等,为单细胞水平的研究提供了更全面、精细和完整的分析策略。


近年来,单细胞分析技术在细胞分选技术、核酸扩增技术、信噪比提高等方面不断优化和改进。例如,基于微流控技术的发展,通过在微观层面形成分析区室,实现了更精确、灵敏的检测,还能进行大量单细胞的平行高通量分析。同时,各种新的方法和技术也在不断涌现,以解决传统技术存在的问题,如提高细胞捕获效率、保持细胞的完整性和活性、降低扩增偏倚等。


该技术已广泛应用于科研领域的神经生物学、种系传播、器官生长、癌症生物学等多个学科,在医学领域的研究中发挥了重要作用,也逐渐在动植物研究中展开应用。随着技术的不断成熟和优化,以及分析软件的开发,单细胞技术未来有望实现更加广泛的应用。


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