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10X单细胞测序如何确定测序细胞数量?

小编目前已整理了10X单细胞转录组测序发表的相关文献,并按照研究方向做了归类,包括发育生物学(75篇)、肿瘤(34篇)、免疫(37篇)、神经科学(20篇)、空间转录组(10篇)、生殖生物学(4篇),各个研究领域文章平均影响因子(IF)20左右,每篇文章的题目、研究方向、影响因子均作了整理,感兴趣的老师可以联系我们进行索取哦~

在单细胞转录组测序前期实验设计中,需要考虑的一个问题是确定需要测序的细胞数量,在发表的10X单细胞转录组文章中,不同文章的测序细胞数量是不一样的,有些文章细胞数量为几千个,有些文章细胞数量达到几万个(1-2万、4-5万、7-8万都有),细胞数量差异很大。10X单细胞转录组测序主要的目的是做不同细胞亚型分析并在细胞亚型分析基础上筛选Marker基因,讨论不同亚型细胞的功能、发育和分化等,因此能否得到精确的细胞亚型分析十分重要。下图展示了不同细胞数量下,未经过分选的PBMC细胞亚型分析结果,从图中可知当细胞总数达到68000个时,可以分析得到占比只有0.3%的细胞群体,而细胞数是4500或16000时,相应信息是丢失或缺失的。

因此相关实验开展前,确定细胞数量是十分重要的。本文介绍单细胞转录组测序细胞数量估算方法,供各位老师参考。

方法一:

依照粗略的计算公式,计算测序所需细胞量。计算公式为:

P(d)= 1-(1-s)n

P(d):检出力

s:目标细胞亚群比例(一般为最小比例细胞亚群,也称为罕见亚群)

n:需要被测序的细胞数量

此公式换算后为:

n=lg(1- P(d))/lg(1-s)

依照此公式,当组织中或者细胞悬液中目的细胞亚群比例为1%,检出力达到0.9时,需要250个细胞被测序。当目的细胞亚群比例为1%,检出力达到1时,则需要500个细胞被测序。

需要注意的是,这种粗略计算方法没有考虑到降低假阳和假阴性错误率,以及消除随机误差所需要的细胞重复数,一般所需的细胞重复为2-5次重复。

方法二:

第二种细胞测序数量估算方法和第一种估算方法相比,除了考虑最小频率细胞亚群、检出力,还考虑了可能的细胞亚群数量和最小频率细胞的最低细胞检出量。例如当所有细胞可聚类成10个亚群,最小比例细胞亚群比例为3%(0.03),检出力达到90%且最小比例细胞亚群至少有50个细胞被检测到,需要的测序细胞量是2200个细胞(下图)。

(A) The plot shows the log10(#Cells) required to capture at least 50 cell types based on the parameters on the X- and Y-axes. (B) The plot shows the log10(#Cells) required to capture the number of cells on the Y-axis if the population consists of 20 cell types.

针对此算法,Satija 实验室已经开发了一个网络工具评估细胞测序数量,链接:https://satijalab.org/howmanycells,在网站中可以调节参数计算测序细胞数量。

以上两种细胞估算方法,计算得到的是被测序的细胞总数,在实际操作中,还会面临10X的细胞捕获率(最高65%捕获)、细胞活力问题,因此准备细胞悬液时需要考虑到这些问题,加大细胞制备量。

以上计算方法适用的前提是已知细胞群体构成、目的细胞亚群比例等信息,但10X单细胞测序项目开展之前,常常不知道各个细胞亚群的总体结构,如果同时也不能进行准确的预测细胞结构构成,建议实施两阶段实验设计,第一阶段是大细胞量、低测序深度整体研究样本细胞群体构成,第二阶段再对特定细胞亚群做深入研究。这也是为什么使用已发表的文章中细胞群体构成信息,重新推测测序所需细胞量时,得到的数据常常低于文章真实的测序细胞量(常常测几万个细胞)的原因。

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