单细胞转录组测序允许在单细胞水平直接分析基因表达，并在单细胞水平分析细胞内群体异质性、定义细胞类型、细胞状态和细胞的动态转变。自2017年推出以来，10x Genomics单细胞转录组测序产品已助力1200多篇文章的发表。最近，10x Genomics公司又陆续推出了靶向基因表达和单细胞ATAC+基因表达等新产品。这些解决方案将助力基于单细胞转录组测序的研究延伸到更高的深度和更广的层面。
靶向基因表达：关注最重要的基因
单细胞转录组分析的探索发现能力是众所周知的，通过对细胞中全部的转录组进行有限覆盖深度的测序，来探索复杂细胞群的异质性、发现新的细胞类型或状态甚至解析复杂的细胞过程。靶向基因表达是对来自单个细胞的一组筛选的重要基因进更高覆盖深度的测序，以期对靶向基因进行更全面、深入的关注。从全部转录组的全局探索，到对重要基因的关注，10x Genomics靶向基因表达产品将单细胞转录组研究带入更高的深度。
1.靶向基因表达技术原理
靶向基因表达基于10x Genomics单细胞/空间基因表达文库，通过杂交捕获实现对靶向基因的富集。基因特异性的、生物素化的探针与文库中的配对序列杂交，与链霉亲和素珠结合，并洗涤以除去非靶向文库分子。珠子结合的靶向文库片段被扩增以产生测序文库。通过对测序文库进行测序和数据分析，即可获得靶向基因的表达信息。
2. 靶向基因表达Panel
目前，10x Genomics公司已经推出了4个预先设计的商业化靶向基因表达Panel：
人类泛癌症(Human Pan-Cancer)
包含1,253个基因，涵盖33种肿瘤的相关基因，包括肿瘤的生物标志物、关键通路及细胞进程等，有助于探索肿瘤微环境和异质性、肿瘤的免疫状态等。
人类免疫学(Human Immunology)
包含1,056个基因，涵盖先天性和适应性免疫、炎症和肿瘤免疫相关的基因，有助于全面解析机体的免疫反应。
人类基因标签(Human Gene Signature)
包含1,142个基因，涵盖疾病和药物靶标等相关基因，包括激酶、G蛋白偶联受体（GPCRs）、细胞周期、检查点等，有助于分析重要信号通路的激活或抑制情况，发现小分子的作用机制。
人类神经科学(Human Neuroscience)
包含1,186个基因，涵盖神经发育、神经发生、神经退行性疾病、神经肿瘤相关基因，有助于发现神经损伤和疾病发生过程中的基因表达变化。
除了上述的商业化Panel外，还可在此基础上自定义添加多达200个其他基因；或者完全从头定制Panel，从头定制可包含10-1,500个感兴趣的基因。
3. 靶向基因表达的技术优势
提高实验效率
相比于对单细胞的全部转录组进行测序和分析，对靶向基因测序将使更多的测序Reads位于目标基因上，实现对目标基因更充分的研究，比如对低表达基因的有效检出；同时对更少基因的测序是和分析将使整个研究更加高效。
降低实验成本
相比于对单细胞的全部转录组进行测序，对更少基因的测序将使靶向基测序数据量降低80%以上。
实现对一个样本同时进行单细胞转录组和靶向基因表达研究
靶向基因表达方案基于现有的10x Genomics单细胞转录组文库，可实现对一个样本进行全部转录组研究的基础上，同时对重要基因进行深入研究。
兼容性强
可以现有的10× Genomics单细胞转录组、单细胞免疫组库、空间转录组等产品兼容。
4. 靶向基因表达的应用方向
加快转化研究：通过专注于临床相关的基因表达，可以更快地为转化研究提供可行的数据。
完善现有发现： 检测并定位稀有或独特的细胞类型，以深入了解正常发育和疾病病理。
验证生物标志物和药物靶标： 利用整个转录组分析进行初步探索，然后无缝扩增最重要基因的相同文库。
大规模细胞筛选： 大规模地进行基因筛选，以进行CAR-T细胞表征或CRISPR基因编辑。
单细胞ATAC+基因表达：一个细胞两种解读
转录组层面的单细胞研究无疑是目前最充分的层面，但是仅仅从表达水平不足以充分揭示基因对表型影响的复杂机制。表观基因组也一直是洞悉细胞类型和状态，并加深对基因调控机制了解的重要途径。已有的10x Genomics单细胞转录组和单细胞ATAC允许我们分别从上述两个层面在单细胞水平进行基因表达和染色质可及性研究。但对于每个细胞，两种信息无法一一对应。10x Genomics单细胞ATAC+基因表达方案为同时分析同一细胞的基因表达和染色质可及性提供了可能，能够加强发现表征细胞类型和状态和揭示基因调控程序的能力。从单一组学，到多组学，10× Genomics单细胞ATAC+基因表达将单细胞研究带入更广的层次。
1.单细胞ATAC+基因表达技术原理
细胞核悬液在含有转座酶的混合物中孵育，转座酶进入细胞核，优先将染色质开放区域的DNA片段化。然后利用Chromium平台进行单细胞捕获和文库构建，用于单细胞捕获的单细胞ATAC +基因表达的凝胶珠上同时连有与单细胞转录组凝胶珠相同的poly(dT) 序列和与单细胞ATAC凝胶珠上相同的Spacer序列，二者具有相同的10x Barcode序列，分别用于生成基因表达文库和ATAC文库。分别对来自相同细胞的两种文库进行测序和分析，即可实现对相同细胞进行基因表达和染色质可及性两种数据的解读。
2. 单细胞ATAC+基因表达的技术优势
高灵敏性：与单细胞ATAC和单细胞核基因表达具有类似的表现。
高细胞通量：一个通道可同时捕获500-10000个细胞核。
高捕获效率：细胞核捕获率高达65%
低多核率：每1000个细胞核的多核率低至1%
广泛的样本兼容性：可用于细胞系、原代细胞、新鲜或冻存组织
3. 单细胞ATAC+基因表达的应用方向
更深入的表征细胞类型和状态
表征复杂的细胞群并捕获细胞异质性，并结合表观基因组学和基因表达谱发现隐藏的见解。而且，利用基因表达标记可更容易地解释表观遗传特征。
发现新基因调节相互作用
将调节元件的发现与基因表达结合起来，探索驱动细胞分化，发育和疾病的基因调节相互作用。
探索疾病复杂性
了解基因调节网络如何在疾病中被破坏，研究表观遗传重塑和治疗抗性的机制。