Giải pháp GEM-X Universal 3′ Gene Expression v4 của 10x Genomics tập trung vào phân tích biểu hiện gen ở đầu 3′ của mRNA, giúp phát hiện các biến đổi gen hiệu quả và nâng cao độ chính xác trong nghiên cứu tế bào đơn. Giải pháp này được thiết kế để phân tích các biến đổi sinh học và sự khác biệt giữa các tế bào với độ nhạy cao, tối ưu hóa tỷ lệ thu hồi tế bào trong nghiên cứu biểu hiện gen. Công nghệ GEM-X hỗ trợ cả quy trình singleplex và multiplex, cho phép phân tích đồng thời 4 mẫu trên một chip mà không cần gắn nhãn trước, giúp tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa quy trình nghiên cứu. Giải pháp này giúp nhận diện tế bào hiếm, tế bào có lượng RNA thấp, đồng thời khám phá sự đa dạng trong quần thể tế bào, mở ra cơ hội nghiên cứu trong các lĩnh vực bệnh lý, ung thư, miễn dịch và nhiều lĩnh vực khác.

A. GEM-X Universal 3′ Gene Expression v4 cung cấp phân tích thông tin phiên mã ở mức tế bào đơn cho hàng trăm đến hàng nghìn tế bào mỗi mẫu.

B. Công nghệ Feature Barcode kết hợp phân tích biểu hiện gen và phát hiện protein bề mặt tế bào qua hàng chục đến hàng trăm kháng thể.

Các hiệu năng chính

• Phân tích hàng chục nghìn gen với độ phân giải tế bào đơn để nhận diện các tế bào và trạng thái của chúng, ngay cả với mẫu khó thực hiện. 
• Kết hợp phân tích biểu hiện gen với phát hiện hàng trăm protein bề mặt tế bào để thực hiện cytometry multiomic thông số cao. 
• Tận dụng độ nhạy vượt trội để bắt giữ các transcript hiếm, tế bào dễ tổn thương và tế bào có lượng RNA thấp. 
• Giảm chi phí giải trình tự lên đến 50%, mở rộng phạm vi nghiên cứu. 
• Tỷ lệ thu hồi tế bào lên đến 80%, tối ưu hóa nguồn mẫu quý giá.
• Phát hiện nhiều gen và UMIs hơn mỗi tế bào, cung cấp cái nhìn toàn diện về sự khác biệt tế bào.
• Tiến hành nghiên cứu tế bào đơn chi phí thấp hơn với giải pháp multiplex dễ dàng trên chip (OCM),  phân tích 4 mẫu mà không cần quy trình gắn nhãn phức tạp.

Bắt đầu với huyền phù tế bào đơn không gắn nhãn (chỉ biểu hiện gen) hoặc tế bào gắn nhãn kháng thể oligo-conjugated (cho cả biểu hiện gen và protein bề mặt tế bào). Mẫu có thể được phân tích theo quy trình singleplex hoặc multiplex trên chip (OCM) để phân tách đồng thời 4 mẫu độc lập (xem Hình 3). Sau khi tạo GEM, thư viện riêng biệt cho biểu hiện gen và protein bề mặt tế bào được xây dựng từ mỗi mẫu. Dữ liệu giải trình tự sau đó được xử lý qua Cell Ranger và trực quan hóa qua Loupe Browser.

Hình 3. Quy trình multiplex trên chip (OCM)  cho nghiên cứu tế bào đơn tiết kiệm chi phí. Phân tách tế bào từ tối đa 4 mẫu độc lập và thu thập tất cả GEMs vào một giếng thu hồi, không cần gắn nhãn mẫu trước khi nạp lên chip. Các mẫu được phân tách lại qua phân tích tin sinh học sau giải trình tự. Quy trình multiplexing này giảm thời gian thao tác và cho phép phân tích các mẫu không thể gắn nhãn (như mẫu ngoài người/chuột hoặc nhân tế bào), đồng thời hạn chế hao hụt tế bào do quy trình gắn nhãn.

Dữ liệu phân tích thực tế

Hiệu quả thu hồi tế bào được đánh giá qua 318 lần chạy phân tích tế bào đơn độc lập, với lượng tế bào mục tiêu dao động từ 1,000–10,000 tế bào. Kết quả cho thấy hiệu quả thu hồi tế bào trung bình của Universal GEM-X 3′ v4 cao hơn 15% so với Universal Next GEM 3′ v3.1.

A. Biểu đồ UMAP của 9,372 tế bào PBMC. Mỗi tế bào được đại diện bằng một điểm. Các nhóm tế bào miễn dịch chính được xác định thông qua các dấu ấn biểu hiện gen điển hình.

B. Biểu đồ UMAP của cùng một mẫu, phân nhóm tế bào dựa trên biểu hiện protein bề mặt tế bào dựa trên chín dấu ấn.

Các loại mẫu được thử nghiệm bao gồm: PBMCs (A), tế bào phân tán từ mô ung thư tế bào thận (B), và nhân tế bào từ não chuột trưởng thành (C). Mỗi loại mẫu được thử nghiệm hai lần.

Thông số kỹ thuật

• 500 đến 20,000 tế bào mỗi kênh, tối đa 160,000 tế bào mỗi lần chạy
• Thực hiện tối đa 8 mẫu cùng một lúc trên cùng 1 chip
• Multiplexing trên chip: Giảm chi phí và công sức, cho phép multiplex tối đa 4 mẫu với 5,000 tế bào/mẫu
• Linh hoạt về kích thước tế bào, không có giới hạn tối thiểu
• Tỷ lệ thu tế bào lên đến 80%
• Tỷ lệ doublet thấp, chỉ 0.4% với mỗi 1000 tế bào

Kết luận 

GEM-X Universal 3′ Gene Expression v4 của 10x Genomics là giải pháp tiên tiến cho nghiên cứu tế bào đơn, cung cấp độ nhạy cao và khả năng thu hồi tế bào vượt trội trong phân tích biểu hiện gen. Công nghệ này hỗ trợ cả quy trình singleplex và multiplex, cho phép phân tích đồng thời nhiều mẫu trên một chip mà không cần gắn nhãn, giúp tiết kiệm chi phí. GEM-X giúp phát hiện các tế bào hiếm, tế bào có lượng RNA thấp và cung cấp cái nhìn toàn diện về sự khác biệt giữa các tế bào, mở ra cơ hội mới trong nghiên cứu bệnh lý, ung thư và miễn dịch.

Tham khảo

GEM-X Universal 3′ Gene Expression Product Sheet: Enhance discovery with industry-leading sensitivity at single cell resolution. https://www.10xgenomics.com/library/dc728c