Advanced Science:新型可控降解聚丙烯酰胺微球用于高通量液滴DNA编码

单细胞测序在细胞异质性分析、疾病的诊断和治疗、癌症分型以及新的细胞信息探索等方面具有重要的意义,而基于微流控液滴的单细胞测序方法因其极高的通量和单细胞的灵敏度而极大地促进了单细胞技术的发展。在微流控单细胞测序技术中,DNA编码微球是其核心。目前常见的用于高通量单细胞测序的DNA编码微球分别为在inDrop技术、Drop-seq技术和10X Genomics公司测序技术中使用的微球。然而这些微球并不十分完善:inDrop技术中的条形码微球由于能够紧密堆积从而能够在液滴中高效负载,但其合成所需的引物价格昂贵且需要引入对细胞和核酸有影响的紫外光;Drop-seq技术中的条形码微球因反应过程集中在微球表面而降低总体反应效率;10X Genomics公司测序技术中的DNA编码微球价格昂贵且DNA编码引物不能灵活调节。因此,如何发展一种新的易制备、易操作、造价低、效率高的DNA编码微球是高通量单细胞测序技术开发中的一个难题。

David Weitz教授课题组最近报道了一种可控降解的聚丙烯酰胺DNA编码微球的制备方法。该微球能够在1 mM DTT(二硫苏糖醇)存在下快速发生降解,3 min完成微球上的DNA的释放。聚丙烯酰胺微球降解产物不会引起溶液物理性质,如粘度等的变化,且释放后的DNA有效地进行后续的逆转录及PCR等反应。实验证明,该微球在单细胞mRNA测序和单细胞细胞表面蛋白分析等方面均表现出良好的实验性能,与传统的DNA编码微球相比,该可控降解型聚丙烯酰胺凝胶微球容易制备、容易降解、制作成本低、反应效率高、条形码设计灵活且能够在液滴包裹中实现紧密堆积而提高液滴负载效率。

可降解型聚丙烯酰胺凝胶微球作为新的高通量单细胞测序分析中使用的工具,改善了传统的DNA编码微球的制备方案,能够有效促进高通量单细胞测序技术的进一步发展和应用。相关论文近期在线发表在Advanced Science杂志上(DOI: 10.1002/advs.201903463)。