单细胞测序技术突破了传统 bulk 测序 “平均化” 检测的局限,能够解析单个细胞层面的基因表达谱、细胞异质性、细胞亚群分型及细胞间互作关系,在发育生物学、肿瘤微环境解析、免疫机制研究、临床疾病标志物挖掘等领域得到广泛应用。单细胞测序最终数据质量高度依赖上游原始样本的处理方式、细胞活性质控以及冷链运输规范,样本处理不当极易造成细胞凋亡、RNA 降解、细胞成团,最终导致测序数据失效。本文结合标准化实验规范,系统梳理单细胞测序适用样本类型、前处理操作要点、质控判定标准与样本运输要求,为科研工作者开展单细胞测序项目提供完整实操参考。
一、单细胞测序适用样本类型及标准化前处理方案
单细胞测序可适配多种来源样本,包括血液样本、体外培养细胞、临床及动物组织样本、速冻组织样本,不同样本的取材、分离保存操作存在明显差异,标准化操作流程如下:
1、血液样本 采血选用 3 mL 或 5 mL EDTA-K2 真空采血管,采血完成后轻柔颠倒采血管 5–8 次,保障抗凝剂与全血充分混匀,避免凝血。样本常温直立放置,推荐在 4–6 h 内完成外周血单个核细胞(PBMC)提取。也可将分离得到的 PBMC(约 5×10⁵个)重悬于专用细胞冻存液,程序降温后置于液氮长期保存,用于后续上机。
2、体外培养细胞 分为贴壁细胞与悬浮细胞两类:
- 贴壁细胞:选取生长状态优良、无污染的细胞,经胰酶充分消化,收集全部细胞悬液;室温 300 g 离心 5 min,弃上清,使用预冷 PBS 重悬洗涤细胞,重复洗涤 2 次去除残留培养基、胰酶杂质。
- 悬浮细胞:直接收集细胞悬液至离心管,室温 300 g 离心 5 min,弃上清,PBS 重悬清洗细胞,重复 2 次。 培养细胞全程置于冰上操作维持细胞活性,尽量 2 h 内制备单细胞悬液;如需留存备份,可取约 5×10⁵个细胞重悬于细胞冻存液,程序降温液氮保存。
3、新鲜组织样本(临床组织、动物组织) 临床或动物取材后,选取湿重 100–200 mg(约绿豆粒大小)的目标组织块,投入预冷组织保存液中,低温保存转运。组织保存液可延缓组织内细胞凋亡,延长样本耐受时间,保障后续解离后细胞活性。
4、速冻组织样本 取湿重 100–200 mg 新鲜组织放入无 RNase 离心管,迅速投入液氮快速速冻,之后转移至 - 80℃冰箱长期保存,样本运输全程采用干冰低温运输。该方案适合部分无法即时完成组织解离的样本,可保留组织内核酸信息用于后续检测。
二、单细胞测序样本质控标准
合格的样本是单细胞测序成功的核心前提,接收样本时会执行严格质控,核心判定指标如下:
1、细胞悬液质控 细胞总数>10 万(混样联合项目要求每样本>20 万);细胞直径<30 μm;细胞活性>80%;细胞悬液中碎片、杂质占比低,无明显细胞成团现象。本地送检样本 4℃低温递送,需控制在 1–2 h 内送达,不接收超过 2 h 的外地常温寄送样本。
2、血液样本质控 采用紫色盖 EDTA 抗凝采血管,采血量 3–5 mL。本地送样可常温或 4℃保存运输,全程平稳放置,避免剧烈震荡颠倒,尽量采血后 4–6 h 内完成 PBMC 抽提;外地送样优先自行抽提 PBMC,梯度降温冻存后干冰运输;若采用 4℃冷链运输,需保证 24 h 内送达实验室再进行 PBMC 提取。
3、新鲜组织样本质控 组织重量≥100–200 mg,搭配组织保存液 4℃冷藏运输,尽量 48 h 内送达实验室完成组织解离制备单细胞悬液。针对含有中性粒细胞等脆弱敏感细胞的样本,建议 12 h 内完成运输及解离,降低细胞凋亡风险。
4、速冻组织样本质控 组织取材后快速液氮速冻,存放于 - 80℃,干冰全程运输,避免反复冻融造成核酸降解与细胞破损。
三、样本运输关键注意事项
1、温度管控:活细胞、新鲜组织优先低温冷藏,速冻样本全程干冰运输,杜绝温度波动;
2、时效管控:不同样本设置对应的送达时限,脆弱免疫细胞样本尽量缩短运输时长;
3、防震荡:血液样本、活细胞悬液运输过程避免剧烈摇晃,防止细胞破损、溶血;
4、防污染:所有耗材选用无 RNase、无菌级离心管,操作全程避免外源核酸酶与微生物污染。
四、不同样本类型适用研究方向说明
- PBMC 血液样本:多用于免疫细胞分型、自身免疫病、肿瘤外周免疫景观、感染免疫相关研究;
- 体外培养细胞:适合细胞分化模型、药物刺激细胞响应、细胞谱系机制探索;
- 新鲜组织样本:适配肿瘤微环境、器官发育、损伤修复等,可获得更高活性原位细胞;
- 速冻组织:多用于回顾性队列样本,适合回顾性临床样本挖掘。
五、小结
单细胞测序从样本取材、前处理、质控到冷链运输是一套完整的标准化流程,每一步操作都会直接影响细胞活性、RNA 完整性和最终测序数据质量。研究人员需要根据样本来源、项目需求选择合适的保存与运输方案,严格把控样本送检时限,减少细胞凋亡、核酸降解、细胞成团等常见问题。规范的样本管理,能够有效降低单细胞测序项目失败风险,保障后续细胞分群、差异基因分析、拟时序分析等生信结果的可靠性。
单细胞测序技术服务哪个公司有?
单细胞测序技术服务可以选择乐备实 LabEx(优宁维旗下蛋白与多组学检测服务平台)提供,平台拥有成熟的单细胞测序全流程服务能力,可承接血液、细胞、临床 / 动物新鲜组织、速冻组织等多种样本类型,配套样本质控、组织解离、单细胞悬液制备、上机测序、生物信息分析一站式服务;同时可联合空间转录组、Olink 高通量蛋白组等多组学技术,助力多组学联合课题研究,适配基础科研与临床转化项目。
原文点击:
单细胞测序样本制备与质控运输全流程指南