测序|行业前瞻 | “遍地开花”的单细胞测序，为什么这么火炎焱？( 二 )
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10X Genomics平台仪器及油包水微液滴生成系统原理
而与数字PCR领域再次相似的是 ， 另一种单细胞测序的高通量平台的原理近乎于芯片法数字PCR仪（以Thermo Fisher的产品为代表） 。由于单细胞测序芯片的市场普及程度远远不及10X Genomics平台 ， 在此仅简述其原理 。芯片法一般是在玻璃或其他材质的芯片表面加工出若干个密集而彼此独立的微米级大小微孔 ， 并将细胞悬液进行充分稀释后注入芯片中 ， 这样每个微孔中最多有一个单独的细胞 ， 每个单细胞在不同的微孔中分别裂解并完成DNA/RNA的扩增 。总的来说 ， 单细胞测序芯片对于芯片的精密加工能力要求较高 ， 且上样难度较高 ， 微孔间的交叉污染也是待彻底解决的问题 。其实本质上数字PCR和单细胞测序的实现路径都是一样的简单数学问题：将待测样本（无论是核酸还是细胞）稀释到足够低的浓度 ， 这样同一个反应体系（无论是微液滴还是芯片微孔）内存在两个样本的可能性就可以降到足够小 ， 这样也就实现了单个样本的分离 。
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Thermo Fisher QuantStudio 3D数字PCR芯片
在单细胞测序的产业链中 ， 目前已经在成长当中的细分领域包括仪器平台、科研服务市场和临床应用探索 。仪器平台方面如上文所述 ， 可以分为微液滴和芯片两种不同的技术路径 。二者相较而言笔者认为微液滴技术路径更加成熟可靠 ， 芯片法在稳定性和加工难度等方面仍要等待技术进一步迭代打磨 。而在科研服务领域 ， 除少数专注于单细胞测序科研服务的创业公司外 ， 传统的NGS巨头如贝瑞和康、诺禾致源等公司均已经采购了10X Genomics的仪器并开展了单细胞测序科研服务业务 ， 竞争相对更加激烈 。
而在临床应用方面 ， 单细胞测序技术则仍处于摸索的阶段 。为了简单起见我们可以将单细胞测序技术的应用分类为两种路径：稀有细胞的单细胞测序分析 ， 以及高通量大量细胞的群体分析 。在稀有细胞方面 ， 笔者认为生殖领域存在着一定的机会 ， 比如在胚胎植入前进行基因检测或单个卵子的单细胞测序 。从宏观角度来看 ， 随着人口结构变化和生育年龄进一步的上升 ， 辅助生殖领域也将进一步向着精准医疗的大方向前进 。
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肿瘤组织的异质性示意图
而在高通量大量细胞的群体分析的方向上 ， 尽管肿瘤单细胞测序依然是当下的热点 ， 但笔者认为其距离临床突破仍有较长的路要走 。相对于肿瘤的群体细胞测序得出的“平均值” 结果 ， 单细胞测序的数据无疑更加具有价值 ， 而且也正是单细胞测序技术帮助我们发现了肿瘤组织多种多样的异质性 。但与此同时 ， 肿瘤单细胞测序的结果很难指导临床用药 ， 其在伴随诊断方面的价值并不比传统NGS要高 。在未来随着肿瘤单细胞测序数据的逐渐积累 ， 人们可能可以从中发现新的药物靶点甚至新的治疗方法等等 ， 但是所需要的时间也并不短暂 ， 且很有可能是在科研工作中诞生的成果而非肿瘤大数据公司 。
相比肿瘤领域而言 ， 单细胞测序技术在抗体发现领域的前景则更加明晰 。通过对血液中的细胞进行高通量单细胞测序分析 ， 就可以得出其中B细胞表达的抗体序列 ， 由此得到所谓“天然全人源抗体” ， 目前国内外已有多种针对不同适应症的天然全人源抗体进入临床阶段 ， 临床研究数据值得跟进关注 。
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