不知不覺地，生物實驗的規模正在逐漸變小，而通量正在逐漸變大。以往那些龐大的
儀器正被手持設備或硅制芯片所取代，試劑的單位從毫升轉變為微升或納升；而重復數量也從兩三個變為96孔、384孔甚至1536孔。因此，實驗重點也從生物體轉換到組織再到
細胞和細胞器，包括細胞核。
從2011年開始，有關單細胞核測序的論文開始出現。通過谷歌學術檢索，篇相關論文是2011年的一項腫瘤進化研究，同年晚些時候還有一篇苔蘚基因靶向分析的研究發表。2012年，它被用于腫瘤的拷貝數變異分析。
近兩年，單細胞核測序領域開始迅猛發展。2018年，僅僅單核RNA-seq（snRNA-seq）就有160多篇論文發表。這是一種相對較新的方法，分析的是細胞核，而不是完整的細胞。它能夠對難以分離的細胞開展基因表達分析。
snRNA-seq采用微流體技術，將帶有條形碼的微珠和單個細胞核一起裝入微小的液滴內。這些液滴作為納升級的反應管，實現了成千上萬個細胞核分離和建庫，從而大幅降低了建庫的成本。
在有些情況下，細胞是很難完整分離的，比如長期保存的組織，或者大腦細胞和脂肪細胞。在分離細胞時所用的酶和破壞力往往會影響其他細胞區室的內容。此時，單核RNA測序就顯得特別重要。
單核RNA測序有哪些優勢？
根據我們的直覺，處理細胞比處理細胞核要簡單得多。從細胞中獲取細胞核至少需要兩個步驟：裂解和離心。人們通常利用去垢劑裂解細胞，并用Dounce勻漿器均質化。之后通過流式細胞儀或梯度離心法純化出細胞核。
然而，單細胞測序的準備過程往往是造成實驗可變性的主要因素。如何獲得足質足量的單細胞懸液，這是人們面臨的個難題，特別是那些稀有細胞或難以解離的細胞。
對各種組織而言，細胞外基質組分不同，這使得單細胞制備的方式也有所不同。人們需要對細胞解離的操作方案進行個性化的優化。
樣品制備過程涉及到組織收集、研磨/均質化、酶促解離以及稀有細胞的富集。每一步都可能影響RNA含量，也不能準確地反映細胞類型的真實比例。解離操作往往使樣品偏向于一種或幾種細胞，從而錯過其他更值得關注的細胞。
于是，科學家和生產商開始引入一些工具和方法，希望盡量減少單細胞研究中的偏倚。加州大學歐文分校的一個研究團隊開發出一種微流體裝置，這一裝置利用流動限制來產生高剪切力的區域，從而將細胞與基質分離開，使其適用于單細胞分析。美天旎也提供gentleMACS組織處理器及各類組織解離
試劑盒，能夠高效、穩定地處理各類樣本，獲得高活力的單細胞懸液。
哪種方法更好：細胞還是細胞核？
人們不禁會問，細胞核轉錄組是否代表了整個細胞的轉錄組，以及在snRNA-seq中發現的基因是否或多或少與特定研究相關。一些比較單細胞RNA測序（scRNA-seq）和單核RNA測序的研究表明，轉錄本在整個細胞和細胞核中的表達程度相當。
華盛頓大學（圣路易斯）的一個研究小組*近將單細胞測序（DropSeq）與單細胞核測序（sNuc-DropSeq）進行比較。他們研究的對象是纖維化成年小鼠腎臟。通過分析DropSeq獲得的11,000個轉錄組，研究人員發現腎小球細胞不存在，并且另一組細胞似乎經歷了解離誘導的應激。相比之下，單核RNA測序揭示了腎細胞的完整多樣性。
這些研究人員的結論是，盡管在細胞類型覆蓋度方面具有可比性，但單核RNA測序的優勢在于“減少了解離偏倚，與冷凍樣品兼容，避免了解離引起的轉錄應激反應以及在纖維化腎臟上有著出色的表現”。
單核RNA測序技術
2017年，Broad研究所張鋒和Aviv Regev領導的團隊開發出一種名為DroNc-Seq的單細胞核測序方法。它受到Drop-Seq方法的啟發，融合sNuc-Seq和微流體技術，能夠對大腦等復雜組織進行大規模的并行分析。
DroNc-Seq方法消除了解離偏倚的問題，適用于固定組織或不容易解離的細胞。同時，與sNuc-Seq相比，它的實驗規模大大擴大，可加速表達譜分析，并降低實驗成本。在此基礎上，Dolomite Bio公司開發出了Nadia高通量單細胞建庫儀。
此外，加州大學圣地亞哥分校的張鹍教授團隊也在2017年開發出基于微流體的單核RNA測序技術——snDrop-seq。這種技術攻克了在微滴中有效裂解核膜而不引起RNA過度降解的難題，可以對成千上萬個單細胞同時進行轉錄組分析，還可用來評估新鮮和凍存組織的特異性表達譜，有助于研究組織的功能異質性。
單核RNA測序通過揭示復雜腫瘤的細胞類型、狀態、遺傳多樣性和相互作用，拓寬了單細胞研究的能力，特別是長期保存或冷凍保存的樣品。它克服了解離偏倚的問題，也適用于結構復雜的組織。不過，細胞核的mRNA含量要低得多，而細胞核與細胞RNA表達是否重疊，這也是研究機構一直在解決的問題。
原創作者：上海遠慕生物科技有限公司
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