目錄
序
前言
本書使用說明
第一章 緒論 1
第一節(jié) 單細(xì)胞組學(xué)概述 1
一、單細(xì)胞組學(xué)概念與研究對象 1
二、單細(xì)胞組學(xué)發(fā)展歷史 8
第二節(jié) 單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)優(yōu)勢及其應(yīng)用 13
一、技術(shù)優(yōu)勢及其覆蓋領(lǐng)域 13
二、領(lǐng)域應(yīng)用概況 14
第三節(jié) 單細(xì)胞組學(xué)展望與挑戰(zhàn) 17
一、單細(xì)胞組學(xué)發(fā)展趨勢 17
二、單細(xì)胞組學(xué)面臨的主要挑戰(zhàn) 18
學(xué)科先鋒 我的導(dǎo)師湯富酬 19
第二章 單細(xì)胞分選與測定技術(shù) 21
第一節(jié) 單細(xì)胞樣本制備 21
一、樣本類型與要求 21
二、懸液制備及分選 23
第二節(jié) 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序文庫制備與測序技術(shù) 28
一、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序文庫制備 28
二、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù) 29
第三節(jié) 單細(xì)胞基因組及表觀組測序技術(shù) 35
一、單細(xì)胞基因組測序技術(shù) 35
二、單細(xì)胞三維基因組測序技術(shù) 40
三、單細(xì)胞表觀組測序技術(shù) 42
第四節(jié) 單細(xì)胞蛋白質(zhì)組和代謝組測序技術(shù) 46
一、單細(xì)胞蛋白質(zhì)組測序技術(shù) 46
二、單細(xì)胞代謝組測序技術(shù) 50
學(xué)科先鋒 我的導(dǎo)師David Weitz 52
第三章 空間組學(xué)成像與測定技術(shù) 54
第一節(jié) 單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù) 54
一、單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)原理 54
二、單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組實(shí)驗(yàn)流程 60
第二節(jié) 其他空間組學(xué)技術(shù) 65
一、空間基因組學(xué)技術(shù) 65
二、空間代謝組學(xué)技術(shù) 67
三、空間多組學(xué)技術(shù) 68
學(xué)科先鋒 超高分辨率時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq橫空出世 73
第四章 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析 75
第一節(jié) 測序數(shù)據(jù)預(yù)處理、比對與表達(dá)定量 75
一、測序數(shù)據(jù)基本分析流程 75
二、條形碼和UMI分析 76
第二節(jié) 表達(dá)矩陣質(zhì)控與優(yōu)化 78
一、質(zhì)控 78
二、標(biāo)準(zhǔn)化與歸一化 83
三、數(shù)據(jù)優(yōu)化 85
第三節(jié) 特征基因選擇、降維與聚類 88
一、特征基因選擇 88
二、降維 89
三、聚類 90
第四節(jié) 標(biāo)記基因鑒定與細(xì)胞類型注釋 90
一、標(biāo)記基因鑒定 90
二、細(xì)胞類型注釋 91
學(xué)科先鋒Raul Satija與Georges Seurat 94
第五章 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)高級(jí)分析 95
第一節(jié) 擬時(shí)序分析 95
一、擬時(shí)序分析原理與方法 95
二、擬時(shí)序分析工具 97
第二節(jié) RNA速率分析 97
一、RNA速率分析原理 97
二、RNA速率分析方法與工具 99
第三節(jié) 單細(xì)胞基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析 101
一、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析方法 102
二、單細(xì)胞基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工具 105
第四節(jié) 細(xì)胞通信 107
一、細(xì)胞通信及其分析方法 107
二、細(xì)胞通信分析工具 113
第五節(jié) 單細(xì)胞遺傳變異分析 116
一、單核苷酸變異分析 117
二、拷貝數(shù)變異分析 118
學(xué)科先鋒Cole Trapnell與擬時(shí)序分析（Monocle） 123
第六章 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)專項(xiàng)分析 124
第一節(jié) 單細(xì)胞免疫組庫分析 124
一、單細(xì)胞免疫組庫技術(shù)原理 124
二、單細(xì)胞免疫組庫數(shù)據(jù)分析 128
第二節(jié) 單細(xì)胞CRISPR篩選分析 129
一、單細(xì)胞CRISPR篩選技術(shù)原理 129
二、單細(xì)胞CRISPR篩選數(shù)據(jù)分析 131
第三節(jié) 單細(xì)胞微生物分析 133
一、微生物細(xì)胞特征及其轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù) 133
二、微生物單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析方法 138
學(xué)科先鋒Peter Kharchenko、Sten Linnarsson與RNA速率分析 139
第七章 空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析 141
第一節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)預(yù)處理 141
一、數(shù)據(jù)獲取 141
二、測序數(shù)據(jù)預(yù)處理 143
三、圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理 145
第二節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組基礎(chǔ)分析 148
一、空間可變基因識(shí)別 148
二、空間域聚類識(shí)別與細(xì)胞類型注釋 152
第三節(jié) 空間轉(zhuǎn)錄組高級(jí)分析 155
一、空間鄰域與細(xì)胞通信分析 155
二、3D重構(gòu)與時(shí)空高維模擬分析 157
學(xué)科先鋒Fabian Theis與Scanpy及其他 159
第八章 單細(xì)胞其他組學(xué)數(shù)據(jù)分析 160
第一節(jié) 單細(xì)胞基因組分析 160
一、單細(xì)胞基因組變異鑒定 160
二、單細(xì)胞基因組拼接 165
三、單細(xì)胞三維基因組分析 168
第二節(jié) 單細(xì)胞表觀組分析 173
一、單細(xì)胞染色質(zhì)可及性分析 173
二、單細(xì)胞甲基化分析 179
第三節(jié) 單細(xì)胞蛋白質(zhì)組和代謝組分析 184
一、單細(xì)胞蛋白質(zhì)組分析 185
二、單細(xì)胞代謝組分析 189
第四節(jié) 單細(xì)胞多組學(xué)數(shù)據(jù)聯(lián)合分析 191
一、單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)概述 191
二、單細(xì)胞多組學(xué)數(shù)據(jù)分析 192
學(xué)科先鋒 謝曉亮與單細(xì)胞基因組測序 195
第九章 單細(xì)胞組學(xué)算法基礎(chǔ) 196
第一節(jié) 單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析的基本數(shù)學(xué)問題 196
第二節(jié) 歸一化、降維、可視化與聚類 197
一、歸一化 197
二、降維 199
三、可視化 203
四、聚類 206
第三節(jié) 軌跡與RNA速率分析算法 210
一、軌跡分析算法 210
二、RNA動(dòng)力學(xué)相關(guān)算法 211
第四節(jié) 其他算法 213
一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)化算法 213
二、單細(xì)胞多組學(xué)整合算法 217
三、空間組學(xué)數(shù)據(jù)分析算法 220
學(xué)科先鋒 青年先鋒邱肖杰 224
第十章 單細(xì)胞組學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 225
第一節(jié) 單細(xì)胞組學(xué)研究與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 225
一、單細(xì)胞組學(xué)研究結(jié)果需要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 225
二、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要方式 225
第二節(jié) 單細(xì)胞組學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方法 226
一、生物學(xué)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 226
二、組學(xué)數(shù)據(jù)交叉驗(yàn)證 232
學(xué)科先鋒Aviv Regev與人類細(xì)胞圖譜 237
主要參考文獻(xiàn) 239
附錄1 單細(xì)胞組學(xué)主要數(shù)據(jù)庫與分析工具 241
一、單細(xì)胞組學(xué)數(shù)據(jù)庫和在線分析平臺(tái) 241
二、主要開源單細(xì)胞組學(xué)分析工具 242
附錄2 單細(xì)胞組學(xué)在線教程與資料 248
附錄3 單細(xì)胞組學(xué)主要英文術(shù)語釋義 248