BD Rhapsody單細胞多組學平臺介紹
BD Rhapsody單細胞分析系統通過簡單的微孔板工作流程和多重條碼標記系統，以自然沉降的方式捕獲細胞，并對高通量的細胞進行多組學信息的捕獲，由此獲得的信息可進一步生成各種類型的二代測序文庫。之后對文庫進行測序和數據分析，以獲得高維分辨率的單細胞信息。BD Rhapsody單細胞分析系統支持全過程可視化質控，有效保證實驗成功率。
BD Rhapsody單細胞多組學平臺優勢
·百萬級細胞通量，芯片的每個通道可上100-60,000個細胞，兼容稀少樣本、常規樣本、海量樣本；
·?支持多樣本混樣檢測，降低批次效應；
·?支持單細胞表面蛋白檢測，輔助轉錄組進行精細細胞定義；
·?高效捕獲粒細胞群體，可反映更真實的粒細胞占比；
·?適用于特殊樣本類型，如植物、海洋生物；
·?支持同一實驗同時檢測同一樣本的轉錄組、免疫組庫及蛋白組信息。
BD Rhapsody單細胞多組學平臺適用的特殊樣本類型
1、粒細胞
眾所周知，粒細胞是非常脆弱的一類細胞，也是目前很多單細胞測序平臺比較容易丟失的一類細胞。嗜堿性粒細胞、嗜酸性粒細胞更是罕見的先天性免疫細胞類型。粒細胞在表型、形態以及功能等方面呈現了顯著的多樣性。系統性地描述粒細胞亞群的組成對于相關疾病機制研究以及疾病治療都非常有必要。BD Rhapsody單細胞測序平臺，以自然沉降的方式對單細胞進行分離捕獲，沒有額外的剪切力和試劑的刺激，對細胞更溫和，能夠高效地捕獲各種類型的細胞，包括在其他平臺容易丟失的粒細胞、肝實質細胞等。
2、植物
細胞壁主要成分包括果膠、纖維素、半纖維素。利用纖維素酶和離析酶等去除細胞壁，將植物細胞制備成原生質體，是植物單細胞研究的首要環節。制備原生質體的過程中，容易產生細胞碎片及雜質，這對基于微流控技術的單細胞捕獲平臺而言，有堵孔風險。再者，在有壓力、油相及破油劑刺激的情況下，植物原生質體容易發生應激反應，改變生理狀態。BD Rhapsody單細胞平臺通過自然沉降的方式捕獲細胞，有效規避上述風險。
3、海洋生物
海洋生物通常適配高滲透壓buffer，對基于微流控技術的單細胞捕獲平臺而言，會影響細胞捕獲效率，而替換buffer又會降低反轉錄效率。BD Rhapsody單細胞平臺兼容各類型的buffer，有效助力各種特殊樣本類型的細胞捕獲。
BD?Rhapsody單細胞多組學平臺應用案例
文獻一
Pluripotency acquisition in the middle cell layer of callus is required for organ regeneration
器官再生需要在愈傷組織的中間細胞層獲得多能性
發表期刊：Nature Plants
影響因子：15.79
組織類型：擬南芥愈傷組織
愈傷組織是一群多能細胞，它可以在根誘導培養基上或在芽誘導培養基上分別再生出根或芽。然而，作者對愈傷組織形成過程中獲得多能性的機制了解有限。基于單細胞水平的分析，作者發現擬南芥愈傷組織在誘導培養基上的組織結構與根原基或根頂端分生組織相似，具有靜止中心樣轉錄特性的中間細胞層表現出再生
器官的能力。在細胞中層，WUSCHEL相關同源盒5（WOX5）直接與PLETHORA1和2相互作用，促進擬南芥色氨酸轉氨酶1的表達以產生內源生長素。WOX5還與B型擬南芥應答調節因子12（ARR 12）相互作用并抑制A型arr以打破細胞分裂素信號傳導中的負反饋環。總的來說，促進生長素的產生和增強細胞分裂素的敏感性都是在愈傷組織的中間細胞層獲得多能性以進行器官再生所必需的。
文獻二
High-resolutionsingle-cell?atlas?reveals?diversity?and?plasticity?of?tissue-resident?neutrophils?in?non-small?cell?lung?cancer
高分辨率單細胞圖譜揭示非小細胞肺癌中組織內中性粒細胞的多樣性和可塑性
發表期刊：Cancer Cell
發表時間：2022年12月
影響因子：50.3
組織類型：人非小細胞肺癌腫瘤組織和匹配的癌旁組織
非小細胞肺癌的特征是具有不同免疫細胞浸潤模式的分子異質性。然而，人們對免疫細胞表型在不同患者亞組間如何變化缺乏充分的了解。該研究中，作者整合了來自29個數據集的556個樣本和318名患者共1283972個單細胞，以高分辨率分析非小細胞肺癌腫瘤微環境。作者將患者分為immune-deserted、B細胞、T細胞和骨髓細胞亞型。通過大量樣本，結合基因組和臨床信息，作者鑒定了與腫瘤組織學和基因型相關的細胞成分。然后，作者將重點放在組織常駐中性粒細胞的分析上，并揭示了在組織微環境中獲得新功能特性的不同亞群，為組織常駐中性粒細胞的可塑性提供了證據。最后，作者發現組織常駐中性粒細胞衍生的基因信號與PD-L1治療失敗相關。另外，作者在該研究中對比了不同平臺捕獲中性粒細胞的能力，發現BD Rhapsody有良好的中性粒細胞捕獲能力。
文獻三
Single-cell transcriptome profiling reveals neutrophil heterogeneity in homeostasis and infection
單細胞轉錄組分析揭示了中性粒細胞在穩態和感染方面的異質性
發表期刊：Nature Immunology
發表時間：2020年9月
影響因子：30.5
樣本類型：人外周血、小鼠骨髓、小鼠外周血、小鼠脾臟
完整的中性粒細胞異質性和分化景觀仍未被完全表征。該研究中，研究者用流式分選得到了小鼠骨髓、外周血、脾臟中的Gr1+細胞，并使用scRNA-seq分析了超過25000個分化和成熟的小鼠中性粒細胞。質控后共得到19582個細胞，其中中性粒細胞12285個。總平均基因數為1241個，共計測到18269個基因。通過進一步分析，作者得到了中性粒細胞在穩態和細菌感染期間成熟、功能和命運決定的綜合轉錄圖譜，鑒定出8個亞群，3個成熟的外周血中性粒細胞亞群來自不同的成熟骨髓中性粒細胞亞群，其中一個亞群為G5b亞群，其在傷口感染的時候占比顯著增高，作者也驗證了此亞群存在于人外周血中。此外，在已知和未表征的轉錄因子的驅動下，中性粒細胞逐漸獲得殺死微生物能力，這代表了一種對有效但平衡的中性粒細胞反應進行微調節的進化機制。細菌感染對中性粒細胞群的遺傳結構進行重新編程，改變亞群之間的動態轉變，并在不影響整體異質性的情況下啟動中性粒細胞以增強功能。總之，這些數據為在單細胞分辨率下研究中性粒細胞相關疾病機制、生物標志物和治療靶點建立了參考模型和總體框架。
文獻四
A cellular census of human peripheral immune cells identifies novel cell states in lung diseases
人類外周免疫細胞的細胞普查發現了肺部疾病中的新型細胞狀態
發表期刊：Clinical and Translational Medicine
發表時間：2021年11月
影響因子：11.5
樣本類型：人外周血免疫細胞
越來越多的證據支持免疫系統在肺部疾病中的核心作用，了解肺部疾病之間的免疫改變可以指導免疫治療。先前的研究證明，衰竭的T細胞在肺癌和慢性阻塞性肺疾病的免疫抑制中起著關鍵作用。本研究旨在進一步明確各種肺部疾病中全身免疫細胞靶蛋白組和轉錄組的分子圖譜和異質性，以及各種肺部疾病中循環免疫細胞和肺駐留細胞之間的相互作用。該項研究中，作者通過scRNA-seq在健康人和肺病患者的呼吸系統疾病中分出9種免疫細胞（包括CD4+T細胞、CD8+T細胞、樹突狀細胞、細胞、嗜酸性粒細胞、γδT細胞、單核細胞、中性粒細胞和自然殺傷細胞）。在急性肺炎患者中識別出了雙陰性T細胞和耗竭CD4+中心記憶T細胞亞群，在急性肺炎和肺炎穩定期患者中該T細胞高表達T細胞免疫球蛋白、Tim3以及TIGIT。此外，作者發現中性粒細胞及其亞型是急性肺炎患者外周血免疫細胞的主要成分。作者還發現CD4+、CD8+T細胞及NK細胞存在顯著的異質性。作者最后研究了細胞間質端粒對免疫細胞類型和免疫功能的影響，結果發現共培養組中 CD8a 和CCR7的表達明顯增加。該研究表明，循環免疫細胞的蛋白質組和轉錄組譜異質性為理解免疫細胞功能、相互作用和調節的新分子機制提供了新的見解，并可作為識別和開發肺部生物標志物和靶標的參考。
文獻五
Neutrophils and emergency granulopoiesis drive immune suppression and an extreme response endotype during sepsis
膿毒癥時中性粒細胞和緊急粒細胞生成驅動免疫抑制和極端反應
發表期刊：Nature Immunology
發表時間：2023年5月
影響因子：30.5
樣本類型：人新鮮全血
膿毒癥源于感染后多種未被完全了解的宿主反應過程失調，導致危及生命的器官功能障礙。在這里，作者表明中性粒細胞和緊急粒細胞生成在膿毒癥期間驅動了不良反應。作者描繪了膿毒癥免疫反應的全血單細胞多組圖譜，確定了免疫抑制性成熟和未成熟中性粒細胞群。在共培養中，CD66b+膿毒癥中性粒細胞抑制了CD4+T細胞的增殖和活化。循環造血干細胞和祖細胞的單細胞多組學圖譜顯示，膿毒癥患者的粒細胞生成發生了改變。這些特征在預后不良的患者亞群和特定的膿毒癥反應特征中得到了富集，顯示了較高頻率的IL1R2+未成熟中性粒細、HSPCs中緊急粒細胞生成的表觀遺傳學和轉錄組學特征以及STAT3介導的跨越不同感染病因和綜合征的基因調控。作者的發現為嚴重感染的分級醫療提供了潛在的治療目標和機會。
文獻六
Active eosinophils regulate host defense and immune responses in colitis
結腸炎中活性嗜酸性粒細胞調節宿主防御和免疫反應
發表期刊：Nature
發表時間：2023年3月
影響因子：66.9
樣本類型：小鼠的骨髓、血液、脾臟、胃、小腸和結腸分離的嗜酸性粒細胞
在過去的研究中，單細胞轉錄組測序幫助發現了新的細胞類型和狀態。然而，一些難以捕獲的細胞仍然沒有出現在組織圖譜中。嗜酸性粒細胞就是其中一類，其與很多人類疾病相關。但人們對嗜酸性粒細胞的異質性和導致其多效性功能的基因機制仍知之甚少。該項研究中，作者聯合scRNA-seq及單細胞表面蛋白檢測，作出了一個全面的小鼠嗜酸性粒細胞單細胞轉錄組分析，確定了腸道嗜酸性粒細胞的活性和基礎亞群，它們在轉錄組、表面蛋白質組和空間定位方面均存在差異。此外，作者還發現了IL-33和IFNγ誘導炎癥結腸中活性嗜酸性粒細胞積聚的機制。活性嗜酸性粒細胞具有殺菌和T細胞調節活性，并表達共刺激分子CD80和PD-L1。值得注意的是，炎癥性腸病患者的固有層中富含活性嗜酸性粒細胞，并且與CD4+T細胞密切相關。此發現為嗜酸性粒細胞的生物學提供了見解，并揭示了這種細胞類型對腸道穩態、免疫調節和宿主防御的重要貢獻。
文獻七
Single cell transcriptomics clarifies the basophil differentiation trajectory and identifies pre-basophils upstream of mature basophils
單細胞轉錄組學闡明了嗜堿性粒細胞的分化軌跡，并識別了成熟嗜堿性粒細胞上游的前嗜堿性粒細胞
發表期刊：Nature Communications
發表時間：2023年5月
影響因子：16.6
樣本類型：小鼠的骨髓、血液、脾臟來源的嗜堿性粒細胞
嗜堿性粒細胞是最稀有的粒細胞，被認為是2型免疫反應關鍵細胞。然而，它們的分化途徑仍然尚未得到充分闡明。本文通過scRNA-seq結合流式細胞術和功能分析，評估嗜堿性粒細胞的個體發育軌跡，作者鑒定了位于前嗜堿性粒細胞和肥大細胞祖細胞（pre-BMPs）下游的c-Kit-CLEC12Ahi?前嗜堿性粒細胞和位于CLEC12Alo上游的成熟嗜堿性粒細胞。轉錄組學分析預測，基于基因表達譜，前嗜堿性粒細胞群包括先前定義的嗜堿性粒細胞祖細胞（BaP）類細胞。相比于成熟嗜堿性粒細胞，前嗜堿性粒細胞高度增殖，對非IgE刺激的反應更好，但對抗原加IgE刺激的反應更少。盡管前嗜堿性粒細胞通常保留在骨髓中，但它們出現在蠕蟲感染的組織中，可能通過IL-3介導抑制它們在骨髓中的滯留。因此，本研究確定了前嗜堿性粒細胞個體發育過程中彌合前BMP和成熟嗜堿性粒細胞之間差距的前嗜堿性粒細胞。
總結
BD Rhapsody單細胞平臺具有強大的樣本兼容性及卓越的粒細胞捕獲能力，能助力研究人員在同一實驗同時對多個樣本的轉錄組、免疫組庫、蛋白組信息進行分析，是一個強大的單細胞多組學平臺。
