10X Genomics的空间转录组技术全攻略--空间基因表达实验

本次主要介绍透化、反转录、cDNA合成及文库构建,需要1-1.5天。样本准备以及固定染色之前已经详细介绍过了。

样本冷冻包埋,H&E染色或荧光免疫染色,然后经TO实验确定了组织透化的最佳时间,最终可以进行后续的正式实验。

一、玻片简介

两种类型,分别有两个或四个捕获区,捕获区是6.5X6.5 mm,四周有基准线,8X8 mm,每一个捕获区上有5000个spots,每个spot上的primers包括Illumina TruSeq Reas1,16 nt Spatial Barcode,12 nt unique molecular identifier (UMI),30 nt poly(dT) sequence。

Tips

  • 1、试剂在使用前要完全混匀,保存条件根据推荐温度存放;
  • 2、移液器需要校准,确保其准确性;
  • 3、玻片上每一个spot包含的引物都是带有Spatial Barcode;
  • 4、玻片的保存运输条件一定要适合的环境,包含有组织的玻片在-80℃仅能存放四周;
  • 5、玻片的操作过程一定需要按照建议进行,保持玻片正面朝上,不要触碰到组织,玻片浸入时要完全没过组织,不放置在平的操作台上;
  • 6、玻片卡夹的安装和使用同样按照protocol进行,先使用普通玻片进行练习;
  • 7、玻片需要多次使用,使用后,需要清洗干净;
  • 8、Slide Seal的使用一定要小心,避免液体溅出;
  • 9、玻片在不同的温度的孵育过程,保持台面平整;
  • 10、磁力分离器,分高和低,在使用过程中要注意;
  • 11、Beads的去除过程,直至澄清,具体时间是不同的。

二、透化及反转录、第二链合成及变性(前两步是在玻片上进行)

  • Step 1每个捕获区可以放置不同的组织。如果四个捕获区组织的通透时间不同,从通透时间最长的开始加入70 μl透化酶处理固定及染色后的玻片,37 ℃(PCR仪的盖需要盖上),具体时间与TO优化后的时间一致;

  • Step 2:加入75 μl RT Master Mix,53℃45min进行反转录,spots上的引物捕获mRNA;

  • Step 3:加入75 μl Second Strand Mix,65℃15min进行第二链合成;

  • Step 4:将每个孔中的样本回收到加有Tris的tube中。

三、cDNA扩增和质检

  • Step 5:在cDNA扩增前,需要对二链cDNA进行定量(因为浓度极低,Qubit,Nanodrop的定量不够灵敏,需使用qPCR进行),确定cDNA的扩增循环数(不需要标准品和重复),将RFU峰值的25%为阈值处Cq值为所需循环数,不同组织不同,大部分为10-20个循环

  • Step 6:扩增后的cDNA可以在4℃,保存72h-20℃保存一周;

  • Step 7:采用SPRIselect试剂对cDNA纯化;

  • Step 8:取1μl样本进行质检,可以是Bioanalyzer、TapeStation或者LabChip。

四、空间转录组文库构建

  • Step 9:取10μl cDNA(25%)进行后续的建库构建,片段化,32℃,5min,然后65℃30min末端修复和加A碱基,磁珠双端筛选,加接头,Sample Index PCR补齐。

  • Step 10:文库质检采用Bioanalyzer,TapeStation以及LabChip进行,文库大小分布300-600bp之间,主峰为450bp

五、测序

文库可以在Illumina所有测序平台上进行,文库包括i5和i7双端index,选择双端测序,R1:28 cycles,Spatial Barcode和(UMI),i7 index:10 cycles,i5 index:10 cycle,Read2:90 cycles,mRNA插入片段。不与其他单端index混合测序。

关于测序深度,建议5k reads pairs/spot,可以根据组织覆盖程度计算测序量。可以将H&E染色图片导入Loupe Browser,圈出组织,自动计算spots数量和所占比例
但是不同组织RNA的表达水平不同,所以建议只是起点,需要根据不同的组织类型,大小及质量,以及想到达到的饱和度进行调整。

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