单细胞测序技术是生命科学领域的一项革命性技术,可以细粒度地观察和刻画各个物种中组织、器官和有机体中单细胞分子图谱(细胞表达),便于更好地了解肿瘤微环境,以达到精细分析病因、精准匹配治疗方案的效果,对于“精准医疗”具有极高的应用价值。
无论是基因层面,还是蛋白层面,单细胞分析技术已然成熟,但囿于成本并未广泛应用于市场上,更多的是为科研提供服务。动脉网整理了全球单细胞行业的目前发展状况,以及单细胞技术在赢来大规模应用之前面临的挑战与机遇。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年全球及中国单细胞测序行业发展现状调研及投资前景分析报告》显示:
细胞是生物学的基本单位,研究人员正更加努力地尝试将它们进行单个分离、研究和比较。更大更复杂的人类细胞基因组。单细胞测序是指DNA研究中涉及测序单细胞微生物相对简单的基因组,更大更复杂的人类细胞基因组。
单细胞测序技术是指在单个细胞水平上,对基因组、转录组、表观组进行高通量测序分析的一项技术。它能够揭示单个细胞的基因结构和基因表达状态,反映细胞间的异质性,在肿瘤、发育生物学、微生物学、神经科学等领域发挥重要作用,正成为生命科学研究的焦点。随着第二代测序(next generation sequencing,NGS)技术和第三代测序( third generation sequencing,TGS)技术的飞速发展,引起生物研究领域的巨大变革。以前,需要从大量细胞中获取足够多的DNA进行测序,因此测序结果是这些细胞"整体"的表征。然而,由于细胞异质性,相同表型的细胞的遗传信息可能存在显著性差异,很多低丰度的信息会在整体表征中丢失。为了弥补传统高通量测序的局限性,单细胞测序技术应运而生。
单细胞技术已经成为现代生命科学研究中不可或缺的有力工具,通过单细胞技术得到的数据没有掩盖细胞群体的内在异质性,随着其在分离、标记、通量和深度等方面的进步,该技术将会提供更深刻的生物学观点。随着对单细胞测序的研究越来越成熟,生物制药和生物技术公司开发市场产品的规模将会持续增长。
目前,最常见的单细胞测序的应用是在肿瘤研究上。来自美国和英国的研究人员近日利用单细胞基因组扩增、测序和装配,从海洋样本中鉴定出一个单细胞细菌。单细胞测序方法即single cell sequencing(SNS),能准确定量一个单细胞核中基因拷贝数目。由于癌细胞中基因组部分被删除,或者扩增,从而引起关键基因的缺失,或者表达过量,干扰正常细胞生长,因此利用这种方法就能分析基因拷贝数目,从而诊断癌症。
2019年9月,美国单细胞测序公司10x Genomics在纳斯达克上市,IPO3.9亿美元,成为该领域的领头羊。国内单细胞测序行业发展较为滞后,但也颇受资本青睐。2019年3月,万乘基因完成五百万元天使轮融资;6月,百奥智汇完成A轮融资,新格元生物完成近亿元pre-A轮融资;10月,寻因生物完成数千万元pre-A轮融资。
单细胞测序即从单个细胞水平上对基因组进行测序,把基因测序应用到单个细胞层面,从而识别细胞的类型、功能,特定细胞健康或状态的变化、变异。而常规的基于NGS的基因检测,都是在大量细胞宏观水平上,对整个细胞群进行遗传分析。
2020年12月9日,厦门大学杨朝勇团队在Science Advances 在线发表题为“Digital-WGS: Automated, highly efficient whole-genome sequencing of single cells by digital microfluidics”的研究论文,该研究描述了Digital-WGS,这是一个样品前处理平台,可基于数字微流体的自动处理功能来简化高性能单细胞WGS。
2022年,来自复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的研究团队使用单细胞转录组测序技术对耳软骨细胞组成和功能特征进行了研究,相关成果发表于《Clinical and Translational Medicine 》,题目为:Single-cell transcriptomics reveals pathogenic dysregulation of previously unrecognised chondral stem/progenitor cells in children with microtia。研究收集了3例外中耳畸形儿童和6例正常对照组的耳软骨,分析了47214个细胞的转录组,结合以往研究报道的细胞特异性标记基因和聚类分析,共检测出7种细胞类型,其中4种软骨相关细胞,以及免疫细胞、血管周围细胞和内皮细胞。
单细胞测序行业前景分析
展望未来,相信随着定量、通量和易用性的单细胞分析工具的增加,单细胞技术的影响可能会从根本上改变生物学科以及相关的应用学科,促进药物的发现和开发,市场规模将会持续增加,单细胞测序应用将会越加成熟。
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