シングルセルRNA-seq解析
Single cell RNA-seq（scRNA-seq）解析とは
1細胞ごとに転写産物（RNA）の種類と量を網羅的に検出します。各細胞の遺伝子発現プロファイルを元に細胞集団を分類し、亜集団に特徴的な発現情報を取得できるため、細胞集団に含まれる細胞タイプ、割合、そして各細胞タイプに特徴的に発現する遺伝子を同定することが可能です。そのため、組織を構成する様々な細胞の機能や状態（細胞分化、増殖、老化など）を詳細に明らかにすることができます。
細胞集団の平均的な遺伝子発現量を計測するBulk RNA-seq解析とは異なり、大多数の細胞の発現情報に埋もれて検出が困難な希少細胞における発現変化も検出可能です。また、発生過程や細胞リプログラミング過程における細胞系譜（cell lineage）を詳細に追跡し、系譜に沿って発現が変化する遺伝子を同定できるのも特徴のひとつです。さらに、がんを始めとした様々な微小環境において、相互作用する細胞タイプ、リガンドと受容体、シグナル伝達パスウェイの推定にも活用できます。シングルセル解析の代表的な手法であるシングルセルRNA-seq解析は、その他にも遺伝子制御ネットワーク（GRN）や転写因子活性の予測など様々な研究用途に使用されます。
用途
- 細胞集団に含まれる細胞タイプの推定*1（未知の細胞タイプ検出を含む）
- 細胞集団に含まれる各細胞タイプで特徴的に発現する遺伝子の同定
- 群間における各細胞タイプでの発現比較（発現変動遺伝子の検出）
- 多数の細胞中に混在する少数細胞の発現変化の検出
- Pseudotime（擬時間、擬似時間）解析による細胞分化経路の推定
- RNA velocity解析による細胞動態の推定
- 細胞間相互作用（細胞種ペア、リガンド－受容体、パスウェイ）の推定
- 各細胞タイプにおける転写因子活性の予測
※関連解析サービス
シングルセル遺伝子発現Flex解析 ＞
RamDA-seq / Shin-RamDA-seq解析 ＞
シングルセルレパトア解析＋シングルセルRNA-seq解析 ＞
シングルセル空間トランスクリプトーム解析 ＞
Visium / Visium HD ＞
バルクRNA-seq解析 ＞
Olinkプロテオーム解析 ＞
このような方に
- 参考論文と同じような解析を自身のサンプルで実施したい方
- 自身の研究目的に最適な実験デザインの検討から始めたい方
- 簡易的な解析による結果と生物学的な仮説との間に相違があり、結果の解釈にお困りの方
- 共同研究先の対応スピードや一方向的な情報科学的解析手法にお悩みの方
- 最適なデータ解析手法や適切な統計手法の選択と実施に不安がある方
- 論文や公共データベースで公開されているデータを用いた解析をご希望の方
当社の特徴
- 共同研究タイプの受託解析サービス（定型的や簡易的な受託解析ではありません） ＞
- 研究目的を踏まえ論文化を志向した高品質な解析サービス
- ウェット実験とデータ解析の両分野の経験豊富な専門技術者が直接対応
- 各種シングルセル化法・ライブラリ調製法や各種シークエンスデータの解析に対応
(10x Genomics社 Chromiumシステム*2、BD社 Rhapsodyシステム*3等) - 生物学的意義を踏まえたデータ解析サービス ＞
- 解析結果の統計学的および生物学的解釈のサポート
解析例
- 01 多発性硬化症患者脳脊髄液に特徴的な単核細胞と遺伝子発現変化の検出 ＞
- 02 末梢血単核細胞のクラスタリングと特徴的に発現する遺伝子の抽出 ＞
- 03 遺伝子ノックアウトにより異常を生じる少数細胞の発現変動遺伝子抽出 ＞
- 04 がん組織浸潤T細胞に特徴的なサブタイプの同定 ＞
- 05 視覚野神経細胞において視覚刺激により発現変化した遺伝子の網羅的検出 ＞
- 06 抗原提示細胞の分化経路推定（trajectory analysis） ＞
- 07 RNA velocity解析による細胞動態の推定 ＞
- 08 エナメル芽細胞分化に伴って発現が変化する遺伝子群の抽出 ＞
- 09 誘導法の違いによる人工多能性幹細胞（iPS細胞）誘導経路の検証 ＞
- 10 疲弊したCAR-T細胞で活性化する転写因子の推定 ＞
- 11 心臓の細胞老化による細胞間相互作用の変化の検出 ＞
多発性硬化症患者脳脊髄液に特徴的な単核細胞と遺伝子発現変化の検出
脳脊髄液中の単核細胞(リンパ球、単球などを含む血球細胞)は、中枢神経系の炎症や変性と関連があると考えられています。健常者群および多発性硬化症(multiple sclerosis : MS)患者群脳脊髄液中の細胞のscRNA-seqにより取得したデータの2群間比較解析により、各単核細胞の細胞割合と遺伝子発現における変化(統計的有意差)の検出を行いました。
細胞のクラスタリング結果（19,058 cells, 2群、n=5, UMAP）
細胞のクラスタリング結果（19,058 cells, 2群、n=5, UMAP）
Batch effect(実験間誤差)補正後に発現プロファイルを統合し、クラスタリング結果をUMAPにより二次元上にプロットしました。健常者群(n=5, 10,386 cells)および多発性硬化症群(n=5, 8,672 cells)由来の細胞を群ごとに分けて表示しました(上図：健常者、下図：多発性硬化症患者)。細胞タイプ名に続く( )内の数字はクラスタ番号を示します。
各クラスタに特徴的な遺伝子発現（Dot plot）
各クラスタに特徴的な遺伝子発現（Dot plot）
各クラスタに特徴的な遺伝子をドットプロットを用いて可視化しました。縦軸は各クラスタ、横軸は遺伝子に対応しています。発現量をドットの色の濃淡で、発現している細胞の割合をドットの大きさで示しました。
CD4+ memory細胞サブクラスタの発現変動遺伝子（Heatmap）
CD4+ memory細胞サブクラスタの発現変動遺伝子（Heatmap）
CD4+ memory細胞は5つのサブクラスタ(0, 3, 6, 13, 21)に分類されました。 各クラスタに特徴的な遺伝子発現をヒートマップを用いて可視化しました。縦軸は遺伝子に、横軸は各クラスタに対応しています。発現量が多い遺伝子は赤色、少ないものは青色で示しました。
検体毎の各クラスタの構成細胞数（抜粋）
検体毎の各クラスタの構成細胞数（抜粋）
各クラスタに含まれる細胞数を検体毎に算出した結果を表に示しました。
各クラスタの構成細胞割合の比較（抜粋）
各クラスタの構成細胞割合の比較（抜粋）
各クラスタに含まれる細胞の割合を検体毎に算出し、健常者群(cont)および多発性硬化症群(MS)に分けてグラフに示しました。縦軸は細胞の割合、横軸は各クラスタを示しています。検体毎の割合を白抜きの円で表示し、各群の平均値(±SEM)を棒グラフで示しました。群間で有意差検定を実施した結果を、*p<0.05, **p<0.01で示しました。
多発性硬化症により発現変動する遺伝子の発現分布
多発性硬化症により発現変動する遺伝子の発現分布
多発性硬化症により発現変動した遺伝子をクラスタ毎に抽出し、その発現分布を二次元上にプロットしました。上段のCD8+ effector 1細胞で発現増加したPerforin-1(PRF1)や、下段のCD4+ memory細胞で発現減少したEarly growth response protein 1(EGR1)を例として示しました。
多発性硬化症により発現変動する遺伝子の発現レベル（Violin plot）
多発性硬化症により発現変動する遺伝子の発現レベル（Violin plot）
各クラスタにおける遺伝子発現量の変化をバイオリンプロットで図示しました。上段に赤枠で示したCD8+ effector 1(クラスタ2)に特徴的なPRF1 の発現増加や、下段に赤枠で示したCD4+ memory(クラスタ0, 3, 6, 13, 21)に特徴的なEGR1の発現減少が示されました。
サービス概要
予め解析方法や条件が決まっている定型的な解析サービスではありません。研究目的に合わせて実験・解析デザインを立案し、最適化した手法・条件で各工程の解析作業を実施します。研究計画の立案を始め、解析結果の解釈、今後の解析方針のご提案、論文化まで、お客様のご要望に応じて伴走支援します。ウェット実験とデータ解析の経験豊富な専門技術者と、打ち合わせを重ねながら解析を進めることができるため、よりご希望に合致した結果の取得、より深い結果の解釈に繋がります。
サービス内容
- ヒアリング
- 事前打ち合わせ、実験デザイン策定
- 細胞調製サポート
- 検体受入検査
- ウェット実験、データ解析（※解析フローはこちら ＞）
- 中間打ち合わせ
- 納品および解析結果打ち合わせ（納品説明、結果解釈、今後の方針）
- 各種コンサルティング（論文化サポート、リバイス対応、解析方針や今後の研究計画のご提案等）
参考価格 / 納期
モデルケース（予備検討目的の場合）
- 価格：￥1,498,000（税抜）（1検体当たり￥749,000） ～
- 納期：通常納期（1.0～1.5ヶ月程度）
- 条件：2群、n=1、2検体、群間比較 x1
- 専用フォームによるご要望のヒアリング
- ウェット実験（10x Genomics Chromium、3’RNA-seq、3,000細胞/検体）
- 各種前処理、クラスタリング、高精度な細胞タイプ推定、2群間DEG抽出、遺伝子発現分布可視化
- 解析結果報告書作成
※下記は含まれていませんのでご注意下さい。
事前打ち合わせ（ウェブMTG） / 実験デザイン策定、サンプル調製サポート、中間打ち合わせ（ウェブMTG、メール） / 最終打ち合わせ（納品説明、解釈サポート、今後の解析方針）
モデルケース（論文化を目的に、打ち合わせを行いながら結果取得と解釈のサポートまで行う場合）
- 価格：￥1,678,000 ～ ￥2,038,000（税抜）（1検体当たり￥839,000 ～ ￥1,019,000）
- 納期：通常納期（1.0～2.0ヶ月程度）
- 条件：2群、n=1、2検体、群間比較 x1
- 専用フォームによるご要望のヒアリング
- 事前打ち合わせ（ウェブMTG）
- 実験デザイン策定、サンプル調製サポート
- ウェット実験（10x Genomics Chromium、3’RNA-seq、10,000細胞/検体）
- 各種前処理、クラスタリング、高精度な細胞タイプ推定、2群間DEG抽出、遺伝子発現分布可視化
- 中間打ち合わせ（メール）
- 解析結果報告書作成
- 最終打ち合わせ（納品説明、解釈サポート、今後の解析方針）
モデルケース（論文化を目的に各工程の伴走支援を行う場合）
- 価格：￥1,853,000（税抜）（1検体当たり￥926,500） ～
- 納期：通常納期（2.0ヶ月～）
- 条件：2群、n=1、2検体、群間比較 x1
- 専用フォームによるご要望のヒアリング
- 事前打ち合わせ（ウェブMTG）
- 実験デザイン策定、サンプル調製サポート
- ウェット実験（10x Genomics Chromium、3’RNA-seq、10,000細胞/検体）
- 各種前処理、クラスタリング、高精度な細胞タイプ推定、2群間DEG抽出、遺伝子発現分布可視化
- 中間打ち合わせ（ウェブMTG）
- 解析結果報告書作成
- 最終打ち合わせ（納品説明、解釈サポート、今後の解析方針）
- 各種コンサルティング（論文化サポート、リバイス対応、解析方針や今後の研究計画のご提案等）
※御見積価格は下記の条件により変動します。
検体受取訪問の有無 / 検体数 / 検体の種類 / シーケンス条件（細胞数、リード数/細胞） / シークエンスデータの品質 / 特殊前処理の有無 / 比較解析数 / 解析内容 / 中間、納品説明の有無 / 詳細報告 / 結果解釈の有無 / 短納期の有無など
解析条件
- 解析対象細胞数（目安）： 数百細胞～100万細胞
- 細胞当たりのリード数 ： 研究目的に最適な条件をご提案します。
- 解析システム ： ご要望に合わせてご提案します。
- データ解析 ： 研究目的に最適な手法で実施します(Batch effect等の各種補正対応)
解析フロー
細胞懸濁液
シングルセル化
ライブラリ調製
シーケンシング
シーケンスデータ
発現量推定・正規化
クラスタリング
細胞タイプ推定
高次解析
解析結果
受入物
| ① 細胞懸濁液から解析 | ② シーケンスデータから解析 | |
|---|---|---|
| 受入物 |
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| 受入条件 |
【 生細胞の場合 】
【 凍結細胞の場合 】
※死滅しやすい細胞や臨床検体はこちら
|
※上記のほか様々なシングルセル化、ライブラリ調製法で取得したシーケンスデータに対応
|
| その他 |
【 全般 】
【 生細胞の場合 】
【 凍結細胞の場合 】
|
以下の情報をお知らせください
|
納品物
① 細胞懸濁液から解析
- 解析報告書
- シーケンスデータ
- 細胞クラスタリング画像データ
- 各クラスタの細胞数データ
- 各種遺伝子の発現データ（発現量、発現分布）
- 各種遺伝子リスト
- 各種高次解析結果など
② シーケンスデータから解析
- 解析報告書
- 細胞クラスタリング画像データ
- 各クラスタの細胞数データ
- 各種遺伝子の発現データ（発現量、発現分布）
- 各種遺伝子リスト
- 各種高次解析結果など
※実際の納品物はご依頼内容により異なります。
御見積の流れ
- 下記の項目をご連絡下さい。
研究目的（概要） / 解析法 / 検体の種類（由来組織） / 検体数 / 希望納期 - 弊社からお送りする「お問い合わせフォーム」にご要望の詳細をご記入下さい。
- 3営業日以内に御見積価格（概算）をご連絡致します。
お問い合わせ / 御見積依頼方法
こちらよりお問い合わせください ＞
専門技術者が原則24時間以内にご連絡します。（土日祝日は除く）
御見積依頼の場合
ご依頼内容により御見積価格は異なります。御見積をご希望の場合は「お問い合わせフォーム」をお送りします。
実験や解析に関するご相談の場合
ウェブ相談は30分無料です。事前に「お問い合わせフォーム」に必要事項をご記入下さい。
よくあるご質問(FAQ)
- 研究目的やサンプルに合わせて実験デザインや解析方針を策定し、ウェット実験とデータ解析の経験豊富な専門技術者と打ち合わせを重ねながら、解析作業を進める双方向型の解析サービスです。目的に合わせて最適化した実験や解析作業の実施はもちろん、細胞調製のサポート、結果の解釈、論文化の支援、次の解析の提案まで伴走支援します。シングルセル解析が初めての方は、安心して解析を始めることができ失敗リスクの低減にも繋がります。解析経験者は、これまでの解析結果や課題を踏まえ、より適切な解析手法の選定や再解析の検討、論文化に向けたデータの深掘り、不足データの追加取得まで効率的に進めることができます。
- 実験デザインや解析方針を決定するため、（守秘義務は厳守していますので）医学的、生物学的な視点で研究の背景や目的を共有して下さい。専門分野の異なる医学生物学研究者に説明する場合と同程度の内容でご説明頂けると、スムーズに情報を共有できます。特に、免疫学、発生学、細胞生物学、分子生物学、生理学、形態学分野等に関しては特段のご配慮は不要です。お客様との打ち合わせ後に社内で検討し、解析目的の達成に最適なプランのご提案と御見積価格をご連絡します。また、共有頂いた内容は細胞調製サポート、ウェット実験、データ解析作業の最適化にも活かされます。
- 実験やデータ解析の方法・条件は、研究目的を踏まえて検討する必要があります。そのため当社では、研究目的を伺った上で、最適な方法と条件をご提案しております。どのような研究目的であっても同一条件で実施するのではなく、方法や条件を丁寧に検討することが、理想的な結果の取得につながります。
- 効率化したのは解析工程の一部であり、解析条件の最終確認は従来通り専門技術者（人）により実施しています。研究目的に対する結果の妥当性、品質確認、納品判断は従来と同じ基準です。解析精度については従来よりも向上しています。
ご注意事項
- 受入物を品質検査した結果、解析をお引き受けできない場合があります。
- データ解析トレーニングは行っていません。
参考文献
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Semrau, S. et al. “Dynamics of lineage commitment revealed by single-cell transcriptomics of differentiating embryonic stem cells.” Nature Communications 8, (2017). doi: 10.1038/s41467-017-01076-4.
Krutzik, S. R. et al. “TLR activation triggers the rapid differentiation of monocytes into macrophages and dendritic cells.” Nature Medicine 11, 653–660 (2005). doi: 10.1038/nm1246.
Tang-Huau, T.-L. et al. “Human in vivo-generated monocyte-derived dendritic cells and macrophages cross-present antigens through a vacuolar pathway.” Nature Communications 9, (2018). doi: 10.1038/s41467-018-04985-0.
Sharir, A. et al. “A large pool of actively cycling progenitors orchestrates self-renewal and injury repair of an ectodermal appendage.” Nature Cell Biology 21, 1102–1112 (2019). doi: 10.1038/s41556-019-0378-2.
Schafflick, D. et al. Integrated single cell analysis of blood and cerebrospinal fluid leukocytes in multiple sclerosis. Nature Communications 11, (2020). DOI: 10.1038/s41467-019-14118-w
Hrvatin, S. et al. “Single-cell analysis of experience-dependent transcriptomic states in the mouse visual cortex.” Nature Neuroscience 21, 120–129. (2018). doi: 10.1038/s41593-017-0029-5
Guo, L. et al. (2019). Resolving Cell Fate Decisions during Somatic Cell Reprogramming by Single-Cell RNA-Seq. Molecular Cell 73, 815-829.e7. 10.1016/j.molcel.2019.01.042.
Huang, Y. et al. “Inhibition of CD38 enzymatic activity enhances CAR-T cell immune-therapeutic efficacy by repressing glycolytic metabolism.” Cell Reports Medicine 5, 101400 (2024). doi.org/10.1016/j.xcrm.2024.101400
*1 別途ご相談ください。データにより解析できない場合があります。
*2 ChromiumシステムTMは、10X Genomics社の登録商標です。
*3 RhapsodyシステムTMは、BD社の登録商標です。
*4 Uniform Manifold Approximation and Projection
*5 t-distributed Stochastic Neighbor Embedding
*6 ICELL8システムは、Takara Bio社の登録商標です。
*7 C1システムは、Fluidigm社の登録商標です。