目錄
序
前言
本書使用說明
第一章 緒論 1
第一節(jié) 單細胞組學概述 1
一、單細胞組學概念與研究對象 1
二、單細胞組學發(fā)展歷史 8
第二節(jié) 單細胞組學技術優(yōu)勢及其應用 13
一、技術優(yōu)勢及其覆蓋領域 13
二、領域應用概況 14
第三節(jié) 單細胞組學展望與挑戰(zhàn) 17
一、單細胞組學發(fā)展趨勢 17
二、單細胞組學面臨的主要挑戰(zhàn) 18
學科先鋒 我的導師湯富酬 19
第二章 單細胞分選與測定技術 21
第一節(jié) 單細胞樣本制備 21
一、樣本類型與要求 21
二、懸液制備及分選 23
第二節(jié) 單細胞轉(zhuǎn)錄組測序文庫制備與測序技術 28
一、單細胞轉(zhuǎn)錄組測序文庫制備 28
二、單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術 29
第三節(jié) 單細胞基因組及表觀組測序技術 35
一、單細胞基因組測序技術 35
二、單細胞三維基因組測序技術 40
三、單細胞表觀組測序技術 42
第四節(jié) 單細胞蛋白質(zhì)組和代謝組測序技術 46
一、單細胞蛋白質(zhì)組測序技術 46
二、單細胞代謝組測序技術 50
學科先鋒 我的導師David Weitz 52
第三章 空間組學成像與測定技術 54
第一節(jié) 單細胞空間轉(zhuǎn)錄組學技術 54
一、單細胞空間轉(zhuǎn)錄組學技術原理 54
二、單細胞空間轉(zhuǎn)錄組實驗流程 60
第二節(jié) 其他空間組學技術 65
一、空間基因組學技術 65
二、空間代謝組學技術 67
三、空間多組學技術 68
學科先鋒 超高分辨率時空組學技術Stereo-seq橫空出世 73
第四章 單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)基礎分析 75
第一節(jié) 測序數(shù)據(jù)預處理、比對與表達定量 75
一、測序數(shù)據(jù)基本分析流程 75
二、條形碼和UMI分析 76
第二節(jié) 表達矩陣質(zhì)控與優(yōu)化 78
一、質(zhì)控 78
二、標準化與歸一化 83
三、數(shù)據(jù)優(yōu)化 85
第三節(jié) 特征基因選擇、降維與聚類 88
一、特征基因選擇 88
二、降維 89
三、聚類 90
第四節(jié) 標記基因鑒定與細胞類型注釋 90
一、標記基因鑒定 90
二、細胞類型注釋 91
學科先鋒Raul Satija與Georges Seurat 94
第五章 單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)高級分析 95
第一節(jié) 擬時序分析 95
一、擬時序分析原理與方法 95
二、擬時序分析工具 97
第二節(jié) RNA速率分析 97
一、RNA速率分析原理 97
二、RNA速率分析方法與工具 99
第三節(jié) 單細胞基因調(diào)控網(wǎng)絡分析 101
一、基因調(diào)控網(wǎng)絡分析方法 102
二、單細胞基因調(diào)控網(wǎng)絡構(gòu)建工具 105
第四節(jié) 細胞通信 107
一、細胞通信及其分析方法 107
二、細胞通信分析工具 113
第五節(jié) 單細胞遺傳變異分析 116
一、單核苷酸變異分析 117
二、拷貝數(shù)變異分析 118
學科先鋒Cole Trapnell與擬時序分析（Monocle） 123
第六章 單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)專項分析 124
第一節(jié) 單細胞免疫組庫分析 124
一、單細胞免疫組庫技術原理 124
二、單細胞免疫組庫數(shù)據(jù)分析 128
第二節(jié) 單細胞CRISPR篩選分析 129
一、單細胞CRISPR篩選技術原理 129
二、單細胞CRISPR篩選數(shù)據(jù)分析 131
第三節(jié) 單細胞微生物分析 133
一、微生物細胞特征及其轉(zhuǎn)錄組測序技術 133
二、微生物單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析方法 138
學科先鋒Peter Kharchenko、Sten Linnarsson與RNA速率分析 139
第七章 空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析 141
第一節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)預處理 141
一、數(shù)據(jù)獲取 141
二、測序數(shù)據(jù)預處理 143
三、圖像數(shù)據(jù)預處理 145
第二節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組基礎分析 148
一、空間可變基因識別 148
二、空間域聚類識別與細胞類型注釋 152
第三節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組高級分析 155
一、空間鄰域與細胞通信分析 155
二、3D重構(gòu)與時空高維模擬分析 157
學科先鋒Fabian Theis與Scanpy及其他 159
第八章 單細胞其他組學數(shù)據(jù)分析 160
第一節(jié) 單細胞基因組分析 160
一、單細胞基因組變異鑒定 160
二、單細胞基因組拼接 165
三、單細胞三維基因組分析 168
第二節(jié) 單細胞表觀組分析 173
一、單細胞染色質(zhì)可及性分析 173
二、單細胞甲基化分析 179
第三節(jié) 單細胞蛋白質(zhì)組和代謝組分析 184
一、單細胞蛋白質(zhì)組分析 185
二、單細胞代謝組分析 189
第四節(jié) 單細胞多組學數(shù)據(jù)聯(lián)合分析 191
一、單細胞多組學技術概述 191
二、單細胞多組學數(shù)據(jù)分析 192
學科先鋒 謝曉亮與單細胞基因組測序 195
第九章 單細胞組學算法基礎 196
第一節(jié) 單細胞數(shù)據(jù)分析的基本數(shù)學問題 196
第二節(jié) 歸一化、降維、可視化與聚類 197
一、歸一化 197
二、降維 199
三、可視化 203
四、聚類 206
第三節(jié) 軌跡與RNA速率分析算法 210
一、軌跡分析算法 210
二、RNA動力學相關算法 211
第四節(jié) 其他算法 213
一、實驗數(shù)據(jù)優(yōu)化算法 213
二、單細胞多組學整合算法 217
三、空間組學數(shù)據(jù)分析算法 220
學科先鋒 青年先鋒邱肖杰 224
第十章 單細胞組學驗證實驗 225
第一節(jié) 單細胞組學研究與驗證實驗 225
一、單細胞組學研究結(jié)果需要實驗驗證 225
二、實驗驗證主要方式 225
第二節(jié) 單細胞組學驗證實驗方法 226
一、生物學驗證實驗 226
二、組學數(shù)據(jù)交叉驗證 232
學科先鋒Aviv Regev與人類細胞圖譜 237
主要參考文獻 239
附錄1 單細胞組學主要數(shù)據(jù)庫與分析工具 241
一、單細胞組學數(shù)據(jù)庫和在線分析平臺 241
二、主要開源單細胞組學分析工具 242
附錄2 單細胞組學在線教程與資料 248
附錄3 單細胞組學主要英文術語釋義 248