单细胞测序技术可以在单个细胞的水平上对细胞的基因表达等信息进行检测，解决了传统研究以组织或细胞群作为样本进行测序时，单个细胞与细胞之间的差异有可能被群体的平均值所掩盖的问题。长期以来，细菌耐药性问题严重，根据世卫组织（WHO）2014年发表的全球抗生素耐药报告显示，当年全球至少有70万人死于耐药细菌感染，并预测到2050年全球每年将有1000万人以上死于耐药细菌的感染，超过当年因癌症死亡人数820万。单个细菌之间的耐药性存在巨大的个体差异性，通过传统高通量测序方法对细菌耐药性展开研究时，很难解决这一问题。随着单细胞测序技术的发展，研究者们希望能将这一技术应用到细菌上，以展开更加深入的研究。

目前，一些应用单细菌基因组技术的研究已经展开。有研究表明，单细菌基因组测序对未培养的微生物有着极高的分辨率，通过这项技术研究人员可一次性获得5万个以上细菌的数据，从而了解微生物群落中抗生素抗性基因、毒性因子等特征的分布情况[1]。此外，单细菌基因组技术还可应用于微生物的分类和功能注释，新分支和物种的发现，帮助研究者探索微生物亚种之间的差异。

图：显微镜下的大肠杆菌

虽然单细菌基因组测序已在一些研究中有所应用，但是受到细胞尺寸小、细胞分离困难、细胞壁的存在、mRNA分子缺乏polyA尾等因素的影响，现有转录组测序技术难以直接应用到细菌等微生物上。为满足单细菌RNA测序的需求，已有科研人员发表了针对原核细胞的单细胞RNA测序方法PETRI-seq和microSPLiT，分别刊登在Nature Microbiology [2]和Science [3]上。这两种技术手段原理类似，均是通过Split-pool的方式实现单个细菌细胞的标记，来完成原核细胞的单细胞RNA测序。但是Split-pool方法的稳定性较低，取得的基因数也较少，目前很难进行商业自动化的应用。因此，开发适合商业自动化的单细菌转录组测序技术将非常有必要。

据悉，利用M20研发的微流控平台可以实现细菌的高通量单细胞RNA测序，并获得优质的检测结果。目前已经检测过大肠杆菌、鲍曼不动杆菌、肺炎克雷伯菌等多种类型的细菌，大部分样本的单个细菌中可以检测到上千个基因，助力细菌新的耐药和持留机制的研究发现。通过单细菌测序技术，可以对无法在实验室培养的菌群进行深度测序，或者直接进行感染的早期诊断和耐药检测，并能够挖掘出一些环境微生物，其基因和通路能够为生物技术和医学所用。

M20单细菌转录组测序平台MscRNA-seq的发布打破了单细胞测序核心关键技术的垄断现状，有望突破国内科研机构和企业在相应技术和应用方面受到的限制，并降低相应的使用成本。

图：M20开发的新一代单细胞测序仪

参考文献：