Single-cell approaches in human microbiome research
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.040
圖1 人類微生物組研究中的批量和單細胞方法
(A) 在批量方法中，生物樣本（如糞便、活檢、拭子等）要么經過稀釋以培養和分離其成員，要么進行批量核酸提取以用于測序應用。
(B) 在單細胞方法中，微生物細胞需要在液滴或微孔板中進行分隔。 或者，細胞本身可以通過透化細胞壁以對細胞內的核酸進行條形碼編碼或標記，從而用作單獨的隔室。 然后可以對單個細胞進行培養、篩選程序以選擇特定特征，以及測序或基于顯微鏡的空間方法。
表格1 單細胞技術在人類微生物組研究中的挑戰
圖2 單細胞基因組方法
(A) 微孔中的微生物區室化和測序前的處理步驟。
(B) 微流體液滴中微生物單細胞區室化的不同可能性：油包水液滴（頂部）、熔融瓊脂糖液滴（中）或具有半透殼的液體膠囊（底部）。 對于這些選項中的每一個，都有不同的選項來操縱液滴或膠囊以實現 (A) 中描述的步驟：油包水液滴需要通過微流體操作將液滴與試劑合并； 瓊脂糖液滴可以重新封裝在含有必要試劑的油包水液滴中； 半透殼膠囊可以通過離心管沉淀膠囊和更換液體試劑來洗滌。
(C) 單細胞基因組方法的應用示例：跟蹤移動遺傳元件，如質粒或將噬菌體與其特定宿主聯系起來。
圖3 微生物單細胞轉錄組學在微生物組中的應用
(A) 基于細胞內組合條形碼的單細胞轉錄組學所需的步驟。
(B) 空間轉錄組學方法的主要步驟。
(C) 雙宿主-微生物單細胞 RNA-seq 方法。 宿主細胞內化一種細菌（左），可以通過兩種不同的方法（右）檢測宿主-微生物相互作用：特定檢測方法（具有較低的通量，例如 scDual-seq）或在宿主 scRNA-seq 數據集中挖掘微生物讀數 （不太具體但具有更高的吞吐量；參見圖 4）。
圖4 挖掘宿主單細胞RNA-seq數據集中的微生物讀數
(A) 宿主單細胞 RNA-seq 方案的主要步驟，顯示含有細菌的宿主細胞如何導致這些方法捕獲微生物轉錄本。
(B) scRNA-seq 數據集中微生物檢測流程的主要步驟。 最重要的步驟包括凈化和去除樣品制備過程中引入的潛在測序假象或污染物。
(C) 使用來自支氣管肺泡灌洗數據的 scRNA-seq 數據集，在 COVID-19 患者隊列中檢測到微生物讀數。 每個樣本檢測到的總微生物讀數數量顯示在左側條形圖上。 入口餅圖顯示其條形碼分配給宿主細胞的微生物讀數的百分比。 在右側，將整個隊列中每種宿主細胞類型的百分比與具有相關細菌讀數的宿主細胞的百分比進行比較，顯示具有相關微生物的單核細胞、巨噬細胞和嗜中性粒細胞的比例更高。
permeabilisation：透化作用
