TaKaRa
Á¦Ç°¸í/Á¦Ç°ÄÚµå
Å°¿öµå°Ë»ö
°Ë»ö
Home > Learning center > NGS_RNA-Seq > Bioview > Combining droplet and full-length sequencing technologies for a complete picture

Combining droplet and full-length sequencing technologies for a complete picture

-

¿ÏÀüÇÑ ºÐ¼®À» À§ÇÑ droplet°ú full-length sequencing ±â¼úÀÇ °áÇÕ
Combining droplet and full-length sequencing technologies for a complete picture

[Âü°í] º» ÀÚ·á¿¡ »ç¿ëµÈ Á¦Ç°Àº SMART-Seq¢ç v4 Ultra¢ç Low Input RNA Kit for SequencingÀ̸ç, ÀÌ Á¦Ç°Àº SMART-Seq¢ç mRNA·Î º¯°æµÇ¾ú½À´Ï´Ù.

21¼¼±â ÃÊ Â÷¼¼´ë ¿°±â¼­¿­ ºÐ¼®(next-generation sequencing, NGS) ±â¼úÀÇ µîÀåÀº À¯Àü ¿¬±¸¿¡ Á¢±ÙÇÏ´Â ¹æ½Ä¿¡ Çõ¸íÀ» ÀÏÀ¸Ä×´Ù. ÀÌÈÄ ´ë·® ¼­¿­ ºÐ¼® (bulk sequencing) ½ÇÇèÀº Èñ±Í ¼¼Æ÷ À¯Çü¿¡¼­ ³ªÅ¸³ª´Â Áß¿äÇÑ »ý¹°ÇÐÀû Çö»óÀ» ¸íÈ®È÷ È®ÀÎÇÒ ¼ö ¾ø´Ù´Â º¸°í°¡ Áõ°¡µÇ¸é¼­, ¿¬±¸ÀÚµéÀº °³º° ¼¼Æ÷°¡ Àüü ½Ã½ºÅÛÀÇ º¹ÀâÇÑ »ý¹°Çп¡ ¾î¶»°Ô ±â¿©ÇÏ´ÂÁö ´õ Àß ÀÌÇØÇϱâ À§ÇØ ´ÜÀÏ ¼¼Æ÷ (single cell) ½ÃÄö½ÌÀ¸·Î ÀüȯÇÏ°Ô µÇ¾ú´Ù.

Droplet ±â¹ÝÀÇ ºÐ¼® ¹æ¹ý(Droplet-based method)Àº ºÐ¼®ÇÒ ¼ö ÀÖ´Â ¼¼Æ÷ ¼ö°¡ ¸¹±â ¶§¹®¿¡, ºÎºÐÀûÀÎ ´ÜÀÏ ¼¼Æ÷ ½ÃÄö½Ì(single cell sequencing)¿¡ ¸¹ÀÌ »ç¿ëµÇ¾î ¿Ô´Ù. ±×·¯³ª ¿¬±¸ÀÚµéÀº droplet ±â¹Ý ¹æ¹ý¸¸À¸·Î´Â ´ÜÀÏ ¼¼Æ÷°¡ °¡Áö°í ÀÖ´Â ´Ù¾çÇÑ µ¥ÀÌÅ͵éÀ» ¿ÏÀüÈ÷ ÀÌÇØÇϱ⿡ ÃæºÐÇÏÁö ¾Ê´Ù´Â °ÍÀ» ±ú´Ý±â ½ÃÀÛÇÏ¿´´Ù. ¿ì¸®°¡ ÃÖ±Ù ÀÎÅͺäÇÑ Ä¶¸®Æ÷´Ï¾Æ °ø°ú´ëÇÐ(California Institute of Technology)°ú ¾Ù·± ³ú°úÇבּ¸¼Ò(Allen Institute of Brain Science)ÀÇ ¿¬±¸¿øµéÀº ÃÖ±Ù ¿¬±¸ °á°ú¸¦ ÅëÇØ SMART-Seq full-length sequencing°ú droplet ±â¹ÝÀÇ ºÐ¼® ¹æ¹ý, ±×¸®°í spatial scRNA-seqÀ» °áÇÕÇÑ ´Ù°¢Àû Á¢±Ù ¹æ½ÄÀÌ Æ¯È÷ ³ú¿¡¼­ º¸´Ù È¿°úÀûÀÎ ´ÜÀÏ ¼¼Æ÷ ½ÃÄö½Ì (single cell sequencing)À» À§ÇÑ º¸¿ÏÀûÀÌ°í ±ÕÇü ÀâÈù Á¢±Ù ¹æ½ÄÀ̶ó°í ¾ð±ÞÇÏ¿´´Ù. (Booeshaghi et al. 2020).

¿¬±¸ÀÚµéÀº BRAIN Initiative Cell Census Network¿¡¼­ ¸¸µç ¸¶¿ì½º ÀÏÂ÷ ¿îµ¿ ÇÇÁú(mouse primary motor cortex, MOp) »ùÇÃÀÇ ±âÁ¸ ½ÃÄö½Ì µ¥ÀÌÅ͸¦ ºÐ¼®ÇÏ¿´´Ù. ÀÌ µ¥ÀÌÅÍ´Â 6,000 ¿©°³ ¼¼Æ÷¿¡ ´ëÇÑ full-length SMART-Seq v4(SMART-Seq) µ¥ÀÌÅÍ¿Í 90,000¿©°³ ¼¼Æ÷¿¡ ´ëÇÑ 10x Genomics Chromium(10xv3)¿¡ ´ëÇÑ °á°ú¸¦ Á¦°øÇÏ¿´´Ù(±×¸² 1, Panel A). µÎ ±â¼ú ¸ðµÎ ±¤¹üÀ§ÇÑ Á¾·ùÀÇ ¼¼Æ÷ À¯ÇüÀ» ½Äº°ÇÒ ¼ö ÀÖ¾úÀ¸¸ç, º¸´Ù Á¤±³ÇÏ°Ô ºÐ¼®ÇÑ °á°ú, 10xv3´Â ºÐ¼®ÇÑ ¼¼Æ÷ ¼ö°¡ ´õ ¸¹±â ¶§¹®¿¡ ¸î °¡Áö Èñ±Í ¼¼Æ÷ À¯ÇüÀ» ½Äº°ÇÏ´Â µ¥ Ź¿ùÇÑ ¹Ý¸é, SMART-SeqÀÇ ´õ ³ôÀº °¨µµ¿Í ÀüÀåÀü»çü (full-length transcripts)ÀÇ ÇÁ·ÎºùÀº ¾Ë°í ÀÖ´Â ¼¼Æ÷ À¯Çü ºÐ·ù »Ó ¾Æ´Ï¶ó isoformÀÇ Á¤·®µµ °¡´ÉÇÏ¿´´Ù.

´ÙÀ½À¸·Î, ¿¬±¸ÀÚµéÀº SMART-Seq v4·Î ºÐ¼®ÇÑ glutamatergic neuron°ú GABAergic neuronÀÇ isoform ¾ç(abundance)¿¡ ´ëÇÑ differential analysis¿¡ ÃÊÁ¡À» ¸ÂÃè´Ù. µÎ ¼¼Æ÷ À¯Çü ¸ðµÎ¿¡¼­ ¾ÈÁ¤ÀûÀÎ ¹ßÇöÀ» º¸ÀÎ 260°³ÀÇ À¯ÀüÀÚ¿¡¼­ 312°³ÀÇ isoform ¸¶Ä¿°¡ °üÂûµÇ¾úÀ¸¸ç, H3f3b À¯ÀüÀÚ´Â glutamatergic neuron¿¡¼­ ¸Å¿ì ³ô°Ô ¹ßÇöµÈ isoformÁß¿¡ ÇϳªÀÎ ¹Ý¸é, GABAergic neuron¿¡¼­´Â H3f3b-204 isoformÀÇ ¹ßÇöÀÌ ³·°Ô ³ªÅ¸³­ °ÍÀ» È®ÀÎÇÏ¿´´Ù(¿ø¹® °á°ú ÂüÁ¶). ÀúÀÚ´Â "À¯ÀüÀÚ ¼öÁØÀÇ ºÐ¼®¿¡¼­´Â ÀÌ¿Í °°ÀÌ ´Ù¾çÇÑ isoform º¯È­¸¦ º¼ ¼ö ¾ø´Ù"¶ó°í ¾ð±ÞÇÏ¿´´Ù. SMART-SeqÀ» ÀÌ¿ëÇÑ isoformÀÇ Á¤·®, ¼¼Æ÷ ¼­ºêŬ·¡½º(cell subclass) ºÐ¼® ¹× Ŭ·¯½ºÅÍ ÇÒ´ç(cluster assignments)Àº ¸ðµÎ 10xv3 µ¥ÀÌÅÍ¿ÍÀÇ ºñ±³¸¦ ÅëÇØ °ËÁõÇÏ¿´À¸¸ç, ÀÌ·¯ÇÑ µ¥ÀÌÅ͵éÀ» Á¾ÇÕÇÏ¿© MOpÀÇ isoform atlas¸¦ ±¸ÃâÇÒ ¼ö ÀÖ¾ú´Ù(±×¸² 2).



±×¸² 1. À¯ÀüÀÚ Æ¯À̼ºÀ» º¸ÀÌÁö ¾Ê´Â isoform specificity
Panel A. ºÐ¼®ÇÑ °á°ú °³¿ä. Panel C. ¼¼Æ÷ Àüü¿¡ °ÉÄ£ H3f3b À¯ÀüÀÚ ºÐÆ÷(ÁÂ) ¹× H3f3b-204 isoform ºÐÆ÷(¿ì).
¡Ø °á°ú Ãâó : Booeshaghi et al. 2020 (ÀϺΠpanel Á¦¿Ü), Creative Commons Attribution 4.0 International License ÇÏ¿¡¼­ »ç¿ë.



±×¸² 2. Isoform atlas
Subclass¿¡ µû¸¥ differential isoform marker¸¦ ³ªÅ¸³½ isoform atlasÀÇ ¿¹½Ã
°¢ ÇàÀº ÇϳªÀÇ subclass¿¡ ÇØ´çÇÏ°í °¢ ¿­Àº ÇϳªÀÇ isoformÀ» ³ªÅ¸³½´Ù. SMART-Seq isoform ¾ç(abundance)ÀÇ ÃßÁ¤Ä¡´Â TPMÀ¸·Î Ç¥±âÇÏ¿´À¸¸ç, ÃÖ´ë TPMÀº ÇØ´ç ÇàÀÇ Å¬·¯½ºÅÍ¿¡ ƯÁ¤ isoform Æò±ÕÀÇ 4¹è°¡ µÇµµ·Ï °¢ ¿­ÀÇ Å©±â¸¦ Á¶Á¤ÇÏ¿´´Ù.
¡Ø °á°ú Ãâó : Booeshaghi et al. 2020 (ÀϺΠpanel Á¦¿Ü, ¸µÅ©¿¬°á), Creative Commons Attribution 4.0 International License ÇÏ¿¡¼­ »ç¿ë(¸µÅ©¿¬°á).

Isoform ¹ßÇö¿¡ ´ëÇÑ ÀÌÇظ¦ ´õ¿í ³ôÀ̱â À§ÇØ, ´ÙÀ½À¸·Î spatial MERFISH data¿¡¼­ ³ª¿Â µ¥ÀÌÅ͸¦ Á¤¹ÐÇÏ°Ô ºÐ¼®Çϱâ À§ÇÏ¿©, SMART-SeqÀ» ÀÌ¿ëÇÑ isoformÁ¤·® data¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿´´Ù. ÀúÀÚ´Â Pvalb À¯ÀüÀÚ¸¦ ¸é¹ÐÈ÷ »ìÆ캸¾Ò°í, MERFISH °á°ú¸¦ ÅëÇØ ¿îµ¿ ÇÇÁú ½½¶óÀ̽º(motor cortex slices)ÀÇ ¸ðµç Ãþ¿¡ ÀÌ À¯ÀüÀÚ°¡ ÆÛÁ® ÀÖÀ½À» ¹ß°ßÇÏ¿´´Ù. ±×·¯³ª SMART-Seq µ¥ÀÌÅ͸¦ ÀÌ¿ëÇÑ Á¤·®°á°ú¿¡¼­´Â À¯ÀüÀÚÀÇ µÎ °¡Áö isoform Áß Çϳª¸¸ ¹ßÇöµÊÀ» È®ÀÎÇÏ¿´´Ù. MERFISH¿¡¼­ Á¦°øÇÏ´Â À¯ÀüÀÚ ¼öÁØ ºÐ¼®¸¸À¸·Î °Ë»ç¸¦ ¼öÇàÇß´Ù¸é, isoformÀÇ ÀÌ·¯ÇÑ °ø°£Àû ¹ßÇö ÆÐÅÏ(spatial expression)Àº È®ÀÎÇÒ ¼ö ¾ø¾úÀ» °ÍÀ̶ó°í ¾ð±ÞÇÏ¿´´Ù.



±×¸² 3. MOp ½½¶óÀ̽ºÀÇ ¸ðµç subclass¿¡ ÀÖ´Â ¼¼Æ÷ÀÇ °ø°£ À§Ä¡. Pvalb cellÀº º°Ç¥·Î Ç¥½Ã.
¡Ø °á°ú Ãâó : Booeshaghi et al. 2020 (ÀϺΠ³»¿ë Á¦¿Ü), Creative Commons Attribution 4.0 International License ÇÏ¿¡¼­ »ç¿ë.

scRNA-seq analysisÀÇ »õ·Î¿î ½Ã´ë
¾Æ¸®½ºÅäÅÚ·¹½º´Â "Àüü´Â ºÎºÐÀÇ ÇÕº¸´Ù Å©´Ù"°í ¸»ÇÏ¿´´Ù. ÀÌ ¿¬±¸´Â ¿¬±¸ÀÚµéÀÇ Áú¹®¿¡ Á¢±ÙÇϱâ À§ÇØ, ÇÑ °¡Áö¿¡¸¸ ÁýÁßÇÏ´Â °Íº¸´Ù ´Ù¾çÇÑ ±â¼úÀ» »ç¿ëÇÏ¿© ÀÌÇظ¦ ÈξÀ ´õ ³ôÀº ¼öÁØÀ¸·Î ¿Ã¸± ¼ö ÀÖ´Â ¹æ¹ýÀ» º¸¿©ÁÖ´Â ÈǸ¢ÇÑ ¿¹ÀÌ´Ù. ƯÈ÷ scRNA-seqÀÇ °æ¿ì ÀúÀÚ´Â ´ÙÀ½°ú °°Àº °üÁ¡À» Á¦½ÃÇÏ¿´´Ù.

[SMART-Seq] ±â¼úÀº droplet ¶Ç´Â spatial single-cell RNA-seq¿¡ ´ëÇÑ °æÀïÀÚ°¡ ¾Æ´Ñ °á°úÀÇ ¼öÁØÀ» ¿Ã¸± ¼ö ÀÖ´Â º¸¿Ï¹°·Î º¸¾Æ¾ß ÇÑ´Ù. ¿ì¸®´Â ¼¼Æ÷ À¯ÇüÀ» ½Äº°Çϱâ À§ÇØ droplet ±â¹Ý single-cell RNA-seq, isoform ºÐ¼®À» À§ÇØ SMART-Seq[v4 chemistry], ¸¶Áö¸·À¸·Î SMART-Seq[v4 chemistry]¿¡ ÀÇÇØ ½Äº°µÈ isoform ƯÀÌÀû ¸¶Ä¿¸¦ ±â¹ÝÀ¸·Î ÇÏ´Â Æгκм®À» Àû¿ëÇÏ´Â spatial RNA-seq À¸·Î ±¸¼ºµÈ ¿öÅ©Ç÷ο츦 Á¦¾ÈÇÑ´Ù. À̸¦ ÅëÇØ ´Ù¾çÇÑ ±â¼úÀÇ °­Á¡À» È¿°úÀûÀ¸·Î È°¿ëÇÒ ¼ö ÀÖÀ» °ÍÀÌ´Ù."

Âü°í¹®Çå
Booeshaghi, A. S. et al. Isoform cell type specificity in the mouse primary motor cortex. bioRxiv 2020.03.05.977991 (2020).