全面的单细胞测序解决方案观看版（数据更新）

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程悟吴
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1 Singleron 单细胞多组学服务全方位的单细胞测序解决方案新格元生物科技有限公司

关于新格元公司简介公司理念发展历程公司简介新格元生物科技有限公司秉持着格物致知, 识微通元的创新性理念, 致力于将突破性的单细胞多组学分析技术应用于科学研究临床检测健康管理和药物开发公司于

轮融资,11 月完成超过 1 万美元融资,12 月再次获得近 3 万美元的 A2 轮融资迄今为止新格元生物总融金额接近一亿美元公司自主研发了基于微流芯片的创新性 GEXSCOPE 单细胞技术平台

创业南京苏州生物医药产业园,12m 2 实验 / 办公场地, 筹备 :GMP 生产基地入选重大领军项目美国和德国公司注册成立, 早期技术开发和引进,PCT 申请主体, 后继 :

2 关于新格元公司简介公司理念发展历程公司简介新格元生物科技有限公司秉持着格物致知, 识微通元的创新性理念, 致力于将突破性的单细胞多组学分析技术应用于科学研究临床检测健康管理和药物开发公司于 218 年 1 月注册成立,218 年 5 月获得由元禾原点领投的数千万元天使轮融资,219 年 6 月获得由夏尔巴投资领的近亿元人民币 Pre-A 轮融资,22 年 9 月完成 3 万美元 A 轮融资,11 月完成超过 1 万美元融资,12 月再次获得近 3 万美元的 A2 轮融资迄今为止新格元生物总融金额接近一亿美元公司自主研发了基于微流芯片的创新性 GEXSCOPE 单细胞技术平台该技术平台突破了常规单细胞测序技术在周期通量和成本等方面的瓶颈, 为单细胞分析技术在临床检测上的应用扫除了障碍南京位于江北新区生物医药谷近 3m 2 临检, 研发, 办公场地入选创业江北, 创业南京苏州生物医药产业园,12m 2 实验 / 办公场地, 筹备 :GMP 生产基地入选重大领军项目美国和德国公司注册成立, 早期技术开发和引进,PCT 申请主体, 后继 : 海外市场拓展, 当地合作项目公司理念新格元坚持以专业精准创新市场导向为理念专业性高标准, 严要求, 完善技能导向性开放性, 竞争性, 市场导向精准性全面性, 准确性, 解读数据创新性新产品, 新技术, 开拓创新 1

发展历程 22 年 1 月临床实验项目遗传办获批, 全国首家 2 月美国公司入驻

3 发展历程 22 年 1 月临床实验项目遗传办获批, 全国首家 2 月美国公司入驻 4 月德国公司入驻 218 年 1 月公司成立 2 月耶鲁专利独家使用权 6 月 Singleron 单细胞系统推出累积单细胞数目破千万 9 月 3 万美元 A 轮融资 11 月超千万美元 A1 轮融资 5 月完成种子轮融资 1 月单细胞产品定型 221 年 219 年 1 月单细胞系列产品推出 6 月苏州实验室入驻 1 月完成第 I 类医疗器械注册 ( 试剂 ) 3 月 Singleron Matrix 获欧盟 CE 认证 5 月完成第 I 类医疗器械注册 ( 仪器 ) 7 月 Singleron PythoN 组织解离仪上市 9 月南京新场地 3m 2 荣誉资质 2

4 近年来单细胞转录组技术在多个研究领域都发挥了重要的推进作用然而单一的转录本研究不能全面体现生命进程的变化因此单细胞多组学联合分析成为解析生命进程的有力工具基于单细胞多组学发展的需求新格元不断致力于新产品的开发在单细胞转录组基础上已推出海量单细胞免疫受体测序单细胞靶向测序海量单细胞动态转录组测序单细胞多样同测等测序服务不断更新服务产品实现在同一细胞内同时捕获多重组学信息帮助人们理解生命现象研究发病机制发现诊断生物标志物及治疗靶点为科研人员及临床专家提供新的维度和视角 GEXSCOPE 单细胞多组学核心原理 CLindexTM 标记海量单细胞核转录组测序 Barcode UMI Poly(dT) 磁珠 TCR/BCR Probe FocuSCOPE Probe G G SU SU 4 4 海量单细胞免疫受体测序靶向高通量单细胞测序海量单细胞转录动态监测 SCOPE-ChipTM微流控微孔芯片的微孔中磁珠可捕获单细胞核释放的mRNA 实现分离和标记通过设计不同的探针序列可以实现对单细胞/单细胞核靶向序列及免疫受体的捕获 CLindex 基于化学基团与细胞膜表面蛋白氨基的共价结合实现不同物种细胞类型的无偏标记 DynaSCOPE 基于碱基类似物S4U的培养将检测到的RNA转录本区分出新和旧 3 3

5 USH新格元单细胞测序服务自研产品服务海量单细胞 ( 核 ) 转录组测序海量单细胞免疫受体测序海量单细胞转录动态检测单细胞多样同测单细胞核转录组测序获取单细胞表同时获得单细胞的 V(D)J 序列信息及同时获得单细胞中新旧转录本, 基于化学基团与细胞膜表面氨基的共达信息, 单细胞核转录组突破样本基因表达信息, 对复杂细胞群进行深在单细胞分辨率下了解基因的稳定性价结合, 实现多样同测限制, 使冷冻样本神经元细胞等入分析单细胞测序成为可能其他服务单细胞 ATAC 测序空间转录组单细胞 CRISPR 测序单细胞测序多组学联合分析单细胞水平揭示细胞核内染色质可及性的差异, 探究细胞的表观遗传特性使基因表达谱可以被定位回它们的原始位置, 实现空间转录组图谱绘制大规模扰动基因表达并构建单细胞基因网络图谱, 探究基因表达调控网络从单细胞多分子层次出发, 系统研究 DNA RNA 蛋白质之间的相互作用和机制, 多角度诠释生物学现象或意义 GEXSCOPE 单细胞服务流程 P 明确项目需求定制项目方案样本运输单细胞悬液制备结果交付生信分析上机测序单细胞测序文库构建 4

Barcode 实现单细胞标记,Poly(dT) 捕获单细胞 ( 核 ) 释放的 mrna Cell Lysis&Barcoding RT&Amplification &

突破样本类型限制, 使冷冻样本, 直径大的细胞, 以及神经元细胞等的研究成为可能单细胞核转录组工作流程样本核分离反转录建库测序生信分析数据展示单细胞转录组

海量单细胞核转录组试剂盒对小鼠心脏冷冻样本进行处理小鼠心脏细胞分群清晰, 各亚群注释明确, 可实现冷冻样本的单细胞研究 Median UMI 2 15 1 5

6 海量单细胞转录组测序新格元 SCOPE-Chip TM 微流控微孔芯片的微孔中, 通过物理分隔实现单细胞分离, 磁珠上的 Barcode UMI Poly(dT) Barcode 实现单细胞标记,Poly(dT) 捕获单细胞 ( 核 ) 释放的 mrna Cell Lysis&Barcoding RT&Amplification & Library Construction Sequencing Library 海量单细胞核转录组测序新格元研发优化核提取流程, 直接从组织提取细胞核, 突破样本类型限制, 使冷冻样本, 直径大的细胞, 以及神经元细胞等的研究成为可能单细胞核转录组工作流程样本核分离反转录建库测序生信分析数据展示单细胞转录组使用新格元单细胞产品及市场上某商业化平台同时处理 PBMC 样本, 发现二者基因检出数持平单细胞核转录组采用新格元 GEXSCOPE 海量单细胞核转录组试剂盒对小鼠心脏冷冻样本进行处理小鼠心脏细胞分群清晰, 各亚群注释明确, 可实现冷冻样本的单细胞研究 Median UMI 某商业化平台 Singleron Median Gene 某商业化平台 Singleron UMAP2 1 5 小鼠心脏冷冻样本细胞分群 cluster cell type Fibroblasts Endothelial cells Pericytes Cardiomyocytes M2 macrophages Lymphatic endothelial cells B cells 某商业化平台 Singleron 某商业化平台 Singleron UMAP1 11 Smooth muscle cells 适用样本类型单细胞转录组单细胞核转录组新鲜组织细胞悬液全血样本冷冻样本肌肉组织神经细胞 5

7 USHP5PP5 P5 P5 P5 C C C C C J J J J J D D D D D V V V V V Index(i7) Index(i7) Index(i7) Index(i7) Index(i7) P7 P7 P7 P7 P Clonotypes Variable segment 海量单细胞免疫受体测序通过特异性靶向 TCR/BCR 恒定区的探针, 能在 mrna 捕获阶段特异性捕获 TCR/BCR 的 mrna 分子, 从而有效提高 TCR/BCR 分子的捕获效率靶向 mrna 3 端 polya 的 polyt polyt 无差异性捕获 mrna 分子构建转录组文库 Index(i7) Barcode UMI Poly(dT) AAAAAA 5 P5 Barcode UMI Poly(dT) P7 AAAAAAAA 5 磁珠 Probe Probe AAAAAAAA 5 P5 C J D V Index(i7) P7 靶向 TCR/BCR 恒定区的探针探针特异性捕获 TCR/BCR 的 mrna 分子构建免疫受体文库工作流程克隆亚型丰度分析 CDR3 特征分析 V/J 基因丰度分析转录组建库 Barcode frequency V/J 基因 usage 丰度图 V/J 基因对 circos 图 CDR3 V/J 基因分布图组织组织解离核酸捕获免疫受体富集上机测序生信分析数据展示使用新格元海量单细胞免疫受体试剂盒构建的免疫受体文库中,TCR 的 α 和 β 链的配对率高达 82.57%, Reads 中匹配到 V(D)J 基因的占比高达 83.86% 某公司免疫受体试剂盒新格元免疫受体试剂盒 82.57% 83.86% % % 52.6% 43.3% 12.5% 31.26% 2 6 Cell_with_ TRA_and_TRB Reads Mapped to Any V(D)J Gene Reads Mapped to TRA Reads Mapped to TRB Median TRA UMIs per Cell Median TRB UMIs per Cell 免疫组库中 Reads 匹配到 V(D)J 基因占比单细胞中 TRA/TRB 的 mrna 分子绝对值应用方向免疫研究肿瘤研究神经生物学研究发育研究 6

8 海量单细胞转录动态监测 DynaSCOPE TM 海量单细胞转录动态监测利用微流控系统, 将 mrna 代谢标记和高通量单细胞转录组测序整合, 用 Cell Barcode 对数千至数万个细胞进行标记, 不仅能够在单细胞层面检测到数千个基因的数量, 同时检测到 RNA 转录本的新及旧, 在丰富多维的单细胞测序信息的同时加上了时间的维度, 实现高通量的 RNA 转录动态监测工作流程培养版 Labeling S 4 U 加入 RNA 代谢标记试剂培养 Nascent RNA S 4 U U Conversion *S 4 U U *S 4 U G U C G T Labeling A A S 4 U 注射版细胞裂解与 mrna 捕获碱基转换将 S 4 U 变成 *S 4 U 新合成 RNA 的 cdna 引入突变位点单细胞测序文库构建注射 RNA 代谢标记试剂组织解离数据展示通过 DynaSCOPE TM 单细胞转录动态监测试剂盒对小鼠肺样本进行处理, 标记 2h 后进行单细胞实验, 左图 (A) 展示了在不同细胞亚群的 RNA 转录活跃度, 右图 (B) 通过对该样本进行单细胞转录组分群及注释分析, 在细胞及基因层面 ( 新生 RNA 的比例 ) 发现不同细胞亚群 / 基因其转录活跃状态差异, 获得新生 RNA 的比例 A B t-sne plot Colored by Replacement rate.35.3 Fraction new RNA (per gene) 基因层面的新生 RNA 比例 Legend Title B_cells Club+Alveolar ECs Fibroblasts Myeloid_cells NK T_cells t-sne t-sne Fraction new RNA (per cell) B_cells Club+Alveolar ECs Fibroblasts Myeloid_cells NK T_cells 细胞层面的新生 RNA 比例 Legend Title B_cells Club+Alveolar ECs Fibroblasts Myeloid_cells NK T_cells B_cells Club+Alveolar ECs Fibroblasts Myeloid_cells NK T_cells 应用方向解析单细胞真实转录动态单细胞转录组结果 DynaSCOPE TM 结果处理效应较弱样本分群 UMAP2 UMAP1 早期响应基因内含子较短, 无法通过 RNA-Velocity 分析方法准确预测单细胞转录动态变化, 需要使用单细胞转录动态测序还原细胞真实的转录动态病原感染是一种很弱的处理效应, 弱于细胞间差异, 无法用总 mrna 区分, 但新生的 mrna 对处理效应比较敏感, 可以用新 mrna 对感染和未感染的细胞做区分 7

CLindex 单细胞多样同测服务新格元推出基于化学基团偶联寡核酸的 CLindex 多样本同测技术, 能高效结合细胞膜表面蛋白, 可实现多样本跨物种标记, 具有广谱性搭配 GEXSCOPE

Cell 工作流程 Chemical click Samples Taqced Pocled Demultiplexed Extended Sample Index with Cell barcode

CLindex 标记不同样本捕获 mrna 和 Sample Index Sample Index 和 mrna 分别建库生信拆分样本单细胞多样同测优势及应用 Evolutionary

9 CLindex 单细胞多样同测服务新格元推出基于化学基团偶联寡核酸的 CLindex 多样本同测技术, 能高效结合细胞膜表面蛋白, 可实现多样本跨物种标记, 具有广谱性搭配 GEXSCOPE 海量单细胞转录组测序, 可完成单细胞分离到测序文库构建的全流程实验, 用于多样本平行研究, 提升单细胞样本检测通量 Sample Indexing Oligo Cell CLindex TM -ed Cell 工作流程 Chemical click Samples Taqced Pocled Demultiplexed Extended Sample Index with Cell barcode AAAA TTTT cdna of Sample Index Cell label mrna bead Magnetic 3 AAAA 5 beads TTTT cdna of mrna target CLindex 标记不同样本捕获 mrna 和 Sample Index Sample Index 和 mrna 分别建库生信拆分样本单细胞多样同测优势及应用 Evolutionary comparisons 基于化学基团与细胞膜表面蛋白氨基共价结合, 可实现跨物种标记搭载新格元高密度芯片 (3 万细胞通量 ) 实现多样同测, 减少单细胞测序建库成本无细胞类型偏好性, 可将同类型样本不同处理混样同批测序, 减少批次效应 8 8

CeleScope 5 25-25 UMAP_2-5 -25 25 5 UMAP_1 www.singleronbio.com 新格元单细胞测序服务优势从方案设计至个性化分析的全面解决方案一对一个性化服务科学问题组织样本原始数据 GeII 1 GeII 2... GENE 1 GENE 2 GENE 3.

10 CeleScope UMAP_ UMAP_1 新格元单细胞测序服务优势从方案设计至个性化分析的全面解决方案一对一个性化服务科学问题组织样本原始数据 GeII 1 GeII 2... GENE 1 GENE 2 GENE 个性化方案设计单细胞悬液制备个性化分析样本保存解决方案单细胞测序技术对样本质量要求高, 新鲜组织样本需要立即处理以保持细胞活性, 然而临床实验中多种因素导致组织样本不能被立即解离针对此问题, 新格元自主研发了 scelive TM 组织保存液, 新鲜组织样本离体后可在 2-8 下保存长达 72h, 对细胞活性及分群无明显影响, 解决临床样本保存运输问题, 实现组织样本的异地解离 1 细胞活性 (%) 9% 88% 89% tsne_2 5 24h 72h Fresh 72h 新鲜脑组织样本可 scelive TM 组织保存液中保存长达 72 小时 ( 左图 ), 并且不同保存时间细胞分群结果一致 ( 右图 ) 2-25 Fresh 24h 72h tsne_1 组织解离解决方案组织解离是单细胞测序的首要难题, 不同组织的解离往往需要不同的反应条件, 这些条件要经过繁琐的优化过程才能获得新格元独特酶组合的 scelive TM 组织解离液, 可适用于不同样本类型, 并制备高质量的单细胞悬液, 细胞活性高损失少新格元已成功处理 4 多种人源及鼠源组织类型, 包括各类疑难样本, 如脑胶质瘤和骨癌样本等细胞活性 (%) 1 骨癌脑胶质瘤胰腺癌 % 56% 脑胶质瘤样本平均分成三份,sCeLiVE TM 组织解离液制备的单细胞悬液细胞活性最高, 高达 91% 肺癌乳腺前列腺癌甲状腺卵巢癌血管新格元已成功处理 4 多种人源及鼠源组织类型, 包括各类疑样本, 如脑胶质瘤和骨癌样本等文献试剂某商业试剂小鼠胚胎小鼠睾丸小鼠肠 9

因样制宜的芯片高密度芯片新格元基于自有 GEXSCOPE 平台开发了高密度微流控芯片单张芯片即可捕获细胞数达3以上突破了一般高通量单细胞平台一次捕获1个细胞的限制高密度芯片应用场景 UMAP2 UMAP1 Human CLindex -1 CLindex -2 CLindex -3 CLindex -4 CLindex -5 CLindex -6 CLindex -7

11 因样制宜的芯片高密度芯片新格元基于自有 GEXSCOPE 平台开发了高密度微流控芯片单张芯片即可捕获细胞数达3以上突破了一般高通量单细胞平台一次捕获1个细胞的限制高密度芯片应用场景 UMAP2 UMAP1 Human CLindex -1 CLindex -2 CLindex -3 CLindex -4 CLindex -5 CLindex -6 CLindex -7 CLindex -8 UMAP2 UMAP1 Mouse CLindex -9 CLindex -1 CLindex -11 CLindex -12 CLindex -13 CLindex -14 CLindex -15 CLindex -16 构建全面细胞图谱结合CLindex 实现多样同测新格元开发了高密度芯片使细胞通量提高至3以上高密度度芯片搭配新格元混样试剂CLindex 实现多样同测能检测到.15%的稀有细胞构建全面的细胞图谱大大降低单细胞测序建库成本大孔芯片新格元基于自有GEXSCOPE 平台开发了大孔芯片突破了一般高通量单细胞平台捕获细胞大小的限制使心肌细胞肝实质细胞等大细胞的捕获成为可能 1 1 通道1 通道2 通道2 通道2 通道1 通道1

12 细胞注释解决方案单细胞测序细胞注释通常依赖公共数据和文献发表的经典 Maker 基因, 但公共数据库 Marker 基因往往不全, 而查文献又耗时耗力, 因此新格元自主搭建了全球领先水平的单细胞数据库 SynEcoSys, 将单细胞研究领域最新发表文献中的 Marker 实时更新到数据库里, 为客户提供精确的细胞注释 Homo Sapiens SynEcoSys 4541 panglaodb 216 cellmarker 便捷为用户节省大量文献阅读时间, 一键获取单细胞数据的关键信息全面 SynEcoSys 不仅收录已发表的单细胞公共数据集 (cellmarker, panglaodb 等 ), 还包含新格元自测单细胞数据集精确自动化注释结合人工审核, 确保细胞注释结果准确可靠时效 SynEcoSys 实时更新单细胞研究领域最新发表的文献信息及数据集 Mus Musculus SynEcoSys 4147 cellmarker panglaodb 2258 SynEcoSys 中收录的人源和鼠源 Marker 基因数量与两个公共数据库中收录的 Marker 基因数量个性化分析解决方案单细胞测序细胞标准分析通常提供质控信息和常见分析的图形展示, 很少直接应用到论文中, 因此新格元还针对不同客户的研究方向制定了个性化分析方案, 为客户提供最适合的分析选择, 并建立微信群进行一对一沟通, 为数据挖掘提供专业意见肿瘤版 CNV 分析 TH 瘤内异质性分析 cnmf 肿瘤表达模式分析发育版基于熵的干性分析拟时序分析综合定制通用版包含肿瘤版和发育版全部分析条目细胞通讯分析 SCENIC 转录因子分析细胞基因集合 AUC 分析 11

13 部分文章列表 [1] scftd-seq: freeze-thaw lysis based, portable approach toward highly distributed single-cell 3 mrna profiling. Nucleic Acids Research. [2] Single-cell Analysis of CAR-T Cell Activation Reveals A Mixed T H 1/T H 2 Response Independent of Differentiation. Genomics Proteomics Bioinformatics. [3] Single-cell microrna-mrna Co-Sequencing Reveals Non-Genetic Heterogeneity and Mechanisms of microrna Regulation. Nature Communications. [4] Ex vivo Dynamics of Human Glioblastoma Cells in a Microvasculature-on-a-Chip System Correlates with Tumor Heterogeneity and Subtypes. Advanced Science. [5] Single-cell Profiling of Tumor Heterogeneity and the Microenvironment in Advanced Non-small Cell Lung Cancer. Nature Communications. [6] Mechanisms of Progression and Heterogeneity in Multiple Nodules of Lung Adenocarcinoma. Small Methods. [7] Evaluation of single-cell classifiers for single-cell RNA sequencing data sets. Briefings in Bioinformatics. [8] Single-cell Analysis of ACE2 Expression in Human Kidneys and Bladders Reveals a Potential Route of 219-nCoV Infection. biorxiv. [9] Single-cell RNA landscape of intratumoral heterogeneity and immunosuppressive microenvironment in advanced osteosarcoma. Nature Communications. [1] Synchronous ground-glass nodules showed limited response to anti-pd-1pd-l1therapy in patients with advanced lung adenocarcinoma. Clin. Transl. Med. [11] Cellular heterogeneity landscape in laryngeal squamous cell carcinoma. Int. J. Cancer. [12] Marine-inspired molecular mimicry generates a drug-free, but immunogenic hydrogel adhesive protecting surgical anastomosis. Bioactive Materials. [13] Human obstructive (postvasectomy) and nonobstructive azoospermia insights from scrna-seq and transcriptome analysis. Genes & Diseases. [14] Single symbiotic cell transcriptome sequencing of coral. Genomics. [15] Single cell ATAC-Seq reveals cell type-specific transcriptional regulation and unique chromatin accessibility in human spermatogenesis. Hum Mol Genet. [16] Patients With Short PFS to EGFR-TKIs Predicted Better Response to Subsequent Anti-PD-1/PD-L1 Based Immunotherapy in EGFR Common Mutation NSCLC. Frontiers in Oncology. [17] A Partial Picture of the Single-Cell Transcriptomics of Human IgA Nephropathy. Frontiers in Oncology. [18] Spatio-temporal landscape of mouse epididymal cells and specific mitochondria-rich segments defined by large-scale single-cell RNA-seq. Cell Discovery. [19] Preliminary analyses of scrna sequencing and immunohistochemistry of children's lung tissues indicate the expression of SARS-CoV-2 entry-related genes may not be the key reason for the milder syndromes of COVID-19 in children. Clin. Transl. Med. [2] A cohort autopsy study defines COVID-19 systemic pathogenesis. Cell Research. 12

15 新格元生物科技有限公司地址 : 南京市江北新区药谷大道 11 号加速器二期 6 栋 4-5 层苏州市工业园区星湖街 218 号生物纳米园 B4 楼 41 单元邮箱 :singleron@singleronbio.com 了解更多请访问欢迎致电新格元

材料方法

材料方法生物技术通报张发洲杨慧兰为了构建单纯疱疹病毒型感染细胞多肽真核表达质粒应用技术从株的基因组中扩增基因并连接至真核表达载体对阳性克隆进行菌落酶切和测序鉴定后成功构建了重组质粒用转染试剂盒将重组质粒转染至细胞中并用及检测其表达情况结果显示基因在细胞中得到正确表达真核表达质粒的构建成功为进一步研究对宿主细胞的影响奠定了基础单纯疱疹病毒型感染细胞多肽

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