日前，在一项发表于Nature Communications期刊的最新研究中，来自纽约基因组中心（NYGC）和纽约大学（NYU）的科学家成功开发出一种低成本、便携式的新型3D打印微流控设备，并成功应用于临床实践，进一步推动了单细胞测序技术的广泛应用。

为了验证这一便携设备在临床环境的实用性，研究人员利用该设备对类风湿关节炎（RA）患者的滑膜组织进行了单细胞测序，真正意义上实现了微流控技术的低成本常规应用。此外，该设备连同其电子和气动元件，总成本仅为600美元左右。且该设备的占地面积也很小，大小几乎与纸巾盒相差无几。

目前，基于液滴微流控技术的单细胞RNA测序已经成为大规模并行细胞分析的强大工具。在临床领域中，单细胞测序为了解疾病组织的细胞异质性带来了突破，但成本效益及仪器友好性等问题仍阻碍了其广泛应用。同类商业微流体仪器成本大多十分昂贵，并非所有实验室都能配备。“为了解决这个问题，我们开发了一种低成本的3D打印微滴微流控设备，并将其部署在临床环境中，对5个类风湿关节炎患者的滑膜组织进行了单细胞转录组分析，”研究人员在论文中写道。

纽约技术创新实验室的高级研发工程师William Stephenson博士领导开发了这一设备，他表示：“我们设计的仪器内含微滴级别的微流控芯片和Drop-seq独立技术，可满足大规模并行单细胞RNA测序需求。”此外，设备的便携性允许临床人员在手术现场或手术后对患者样本进行实时处理，最大限度地减少了处理和运输环节以优化样本质量。

根据论文，研究人员对20,387个单细胞进行了测序，并在转录组水平上揭示13个不同的细胞群。此外，研究人员还确定了以前未识别的成纤维细胞亚群并辨别了其在滑膜内的空间位置，为风湿性关节炎的药物开发带来了潜在的靶点。值得关注的是，所有患者组织的单细胞测序工作均在手术切除后大约一个小时进行。

从手术室到测序的工作流程

据介绍，该研究是构建全面RA滑膜组织“细胞图谱”（cell atlas）的一个重要步骤。下一步，研究人员将搜集更多其他类型风湿性关键炎患者的数据，目标是从其他关节炎患者获取患者样本，如银屑病关节炎和骨关节炎。此外，他们还计划使用CITE-seq（NYGC技术创新实验室开发的一种新型基因组工具），通过转录组以外的细胞表面蛋白更精确地对细胞类型进行分类。

研究人员还表示，该技术将有助于描绘难以在标准实验室中研究的样本，例如生物防护设施中的高度传染性或在实地研究环境中收集的样本。为了方便技术在科学界的广泛使用，该技术已经完全“开源”。仪器的相关说明和装配手册可以在Metafluidics存储库中找到。Stephenson博士最后说道：“我们希望，这一设备能最终解决基础研究和临床环境中执行单细胞转录组分析实验的障碍。”

参考资料：

Single-cell RNA-seq of rheumatoid arthritis synovial tissue using low-cost microfluidic instrumentation

Novel Instrument for Low-Cost Single-Cell Analysis Developed