文献标题:
Integrated analysis of miRNAs and mRNAs in thousands of single cells
数千个单细胞中miRNA 与mRNA 的整合分析
研究背景
miRNA(微小RNA)是关键的转录后调控因子,参与几乎所有生物学过程和疾病发生。其通过碱基互补配对识别靶mRNA,加速靶mRNA降解或抑制其翻译。单细胞水平同时测序 miRNA 和 mRNA ,对理解 miRNA 的功能作用机制极其重要。
来自北京生命科学研究所和清华大学的团队,开发了一种并行小 RNA 与 mRNA 共分析方法(PSCSR-seq V2),突破目前细胞样品庞大和miRNA含量低的限制,在单管内实现高通量、高灵敏度并同时分析数千个单细胞的miRNA和mRNA,可推动miRNA功能研究和临床转化应用。
研究方法
创新:同一管中同时构建小 RNA 文库和 mRNA 文库,基于条形码序列保留细胞身份,通过DNA片段筛选(DNA size selection)分离两种文库后进行测序。
PSCSR-seq V2技术流程
01 单细胞悬液分配到纳米孔芯片,成像筛选活细胞
02 细胞裂解释放总 RNA
03 small RNA 3' 接头连接(最先进行)
04 mRNA 反转录 + SMART-seq 反应(模板转换寡核苷酸连接接头)
05 去除游离 3' 接头,小 RNA 5' 接头连接
06 小 RNA 反转录
07 PCR 引入细胞条形码
08 通过DNA片段筛选(DNA size selection)分离小 RNA 文库和 mRNA 文库
09 分别扩增和高通量测序
Size selection是PSCSR-seq V2的关键步骤之一。小RNA和mRNA文库的测序读长需求不同,且小RNA含量极低,混合测序会导致数据相互干扰,无法有效分析miRNA表达。因此,PSCSR-seq V2 建库流程中引入Sage Science 公司 Pippin Prep 全自动 DNA 片段筛选系统对文库进行了精准的分离,实现单细胞水平 miRNA 与 mRNA 双组学同步建库,提升双文库测序纯度与分辨率。一半样品使用 3% 琼脂糖胶体系精准回收134–162 bp目的片段,用于构建高纯度小 RNA(miRNA)文库;另外一半样品采用 2% 琼脂糖胶体系分选270–650 bp片段,特异性富集 mRNA 文库。
全自动核酸片段筛选方式不仅实现了miRNA、mRNA 两种文库精准分离、独立富集,同时精准剔除引物二聚体、短片段杂峰与超长非特异扩增产物,进一步保证了单细胞双组学文库的均一性与测序有效数据率。
相较于传统磁珠粗分选、人工切胶筛选,Pippin Prep全自动切胶仪具备片段筛选精度高、区间可控、全自动操作简单、大幅降低人工操作偏差、无核酸染料损伤、批次稳定性强等优势,充分适配单细胞微量样本、双文库差异化精细建库的严苛实验需求。
研究结论
• PSCSR-seq V2实现单细胞miRNA与mRNA高效共测序,简便、兼容性强。
• PSCSR-seq V2综合测序性能优于传统拆分法,达到主流单细胞测序水平。
• PSCSR-seq V2精准解析培养细胞中miRNA-mRNA调控网络,有助于功能机制研究。
• 基于PSCSR-seq V2构建的小鼠肺组织miRNA-mRNA共表达图谱,实现高精度细胞注释与miRNA空间表达解析。
• PSCSR-seq V2揭示了衰老肺组织保守的miRNA调控机制,阐明miR-151/miR-29是肺衰老与免疫衰老核心标志物。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41598-025-85612-z
Pippin Prep全自动核酸切胶仪
全自动DNA切胶仪
回收范围:100bp-1500bp
样本通量:5个
厂家介绍
Sage Science 公司位于美国马萨诸塞州,2010年成立,专注于核酸领域的样品制备,2万篇文献中应用,包括众多Nature、 Science、 Cell系列的文章,是DNA片段筛选回收领域的广受认可的成熟设备。
• 全自动回收:采用双通道电泳回收专利技术,回收过程全自动运行;
• 精准回收:精确度高达93-99%,相较手工切胶、磁珠分选,回收精度表现更优
• 微量回收:低起始量,低至ng级,控制时间回收,不直接检测样品
• 高回收率:50-80%的高回收得率
• 省时间:5分钟的手工操作时间,无需额外制胶和切胶
• 全自动完成DNA片段分选, 软件中自由选择需要筛选的片段范围,免去了切胶纯化的繁琐步骤,比核酸片段筛选磁珠更加精准可控;
应用范围:
• 用于DNA常规分子生物学,精准去除PCR引物二聚体、非特异性片段等,去除酶切产物中非目标DNA条带;
• 用于小片段DNA筛选回收(DNA Size Selection),如小RNA/small RNA文库回收、cfDNA/ctDNA循环血游离DNA/循环血肿瘤DNA测序文库、ddRAD-SEQ双酶切简化基因组测序文库、16S文库微生物测序文库回收等、ChIP-seq文库、MeDIP-seq / hMeDIP-seq甲基化DNA免疫沉淀片段测序文库、ATAC-seq转座酶可及染色质高通量测序文库、遗传病 panel 扩增子文库等各种复杂样本的处理,提高测序数据质量;
• 低起始量样品的精准浓缩回收:血浆/血清cfDNA/ctDNA,微量细胞/单细胞,空气/冰川/岩石样本,低丰度病原体等;
• 降解样本的精准浓缩回收:FFPE(石蜡切片)、古DNA、腐烂样本、RNA样本等;
• 背景极高的复杂样品的精准筛选回收:废水、土壤、腐殖质、粪便、肠道内容物、痰液,脓液、临床拭子、血液、脑脊液、共生微生物、食品微生物等。
环亚生物:为科研提供 “全链条” 支持
环亚生物科技(APG BIO)作为美国Sage Science公司DNA片段回收系列产品在中国区的独家代理商,为国内二代测序、三代测序用户提供测序样品前处理、质控的整体解决方案。包括:组织研磨仪、单细胞悬液制备仪、细胞破碎仪、超声聚焦打断仪、全自动DNA片段分选回收仪、核酸片段分析仪、脉冲场电泳仪、全自动建库仪、荧光计、超微量分光光度计等。