Single-cell approaches in human microbiome research
https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.06.040
图1 人类微生物组研究中的批量和单细胞方法
(A) 在批量方法中，生物样本（如粪便、活检、拭子等）要么经过稀释以培养和分离其成员，要么进行批量核酸提取以用于测序应用。
(B) 在单细胞方法中，微生物细胞需要在液滴或微孔板中进行分隔。 或者，细胞本身可以通过透化细胞壁以对细胞内的核酸进行条形码编码或标记，从而用作单独的隔室。 然后可以对单个细胞进行培养、筛选程序以选择特定特征，以及测序或基于显微镜的空间方法。
表格1 单细胞技术在人类微生物组研究中的挑战
图2 单细胞基因组方法
(A) 微孔中的微生物区室化和测序前的处理步骤。
(B) 微流体液滴中微生物单细胞区室化的不同可能性：油包水液滴（顶部）、熔融琼脂糖液滴（中）或具有半透壳的液体胶囊（底部）。 对于这些选项中的每一个，都有不同的选项来操纵液滴或胶囊以实现 (A) 中描述的步骤：油包水液滴需要通过微流体操作将液滴与试剂合并； 琼脂糖液滴可以重新封装在含有必要试剂的油包水液滴中； 半透壳胶囊可以通过离心管沉淀胶囊和更换液体试剂来洗涤。
(C) 单细胞基因组方法的应用示例：跟踪移动遗传元件，如质粒或将噬菌体与其特定宿主联系起来。
图3 微生物单细胞转录组学在微生物组中的应用
(A) 基于细胞内组合条形码的单细胞转录组学所需的步骤。
(B) 空间转录组学方法的主要步骤。
(C) 双宿主-微生物单细胞 RNA-seq 方法。 宿主细胞内化一种细菌（左），可以通过两种不同的方法（右）检测宿主-微生物相互作用：特定检测方法（具有较低的通量，例如 scDual-seq）或在宿主 scRNA-seq 数据集中挖掘微生物读数 （不太具体但具有更高的吞吐量；参见图 4）。
图4 挖掘宿主单细胞RNA-seq数据集中的微生物读数
(A) 宿主单细胞 RNA-seq 方案的主要步骤，显示含有细菌的宿主细胞如何导致这些方法捕获微生物转录本。
(B) scRNA-seq 数据集中微生物检测流程的主要步骤。 最重要的步骤包括净化和去除样品制备过程中引入的潜在测序假象或污染物。
(C) 使用来自支气管肺泡灌洗数据的 scRNA-seq 数据集，在 COVID-19 患者队列中检测到微生物读数。 每个样本检测到的总微生物读数数量显示在左侧条形图上。 入口饼图显示其条形码分配给宿主细胞的微生物读数的百分比。 在右侧，将整个队列中每种宿主细胞类型的百分比与具有相关细菌读数的宿主细胞的百分比进行比较，显示具有相关微生物的单核细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞的比例更高。
permeabilisation：透化作用
