12家公司的单细胞测序平台，究竟谁更胜一筹？
作为近10年生命科学领域最火的测序技术，单细胞技术在过去十年间获得国家自然科学基金资助总额达到了6亿元，文章数量增长了20倍。而与之对应的，单细胞测序市场规模增长了10倍，相关公司达到了50多家。其中，在研或已转产的单细胞测序仪公司共有12家，对应的单细胞测序仪器也有两大类（液滴法和微孔法）共12种。基于上述信息，小编对目前市场上的单细胞测序平台进行详细盘点，以飨读者。
单细胞年度发文量变化趋势
1.0
绝对的垄断者——10x和BD平台
在单细胞测序领域，10x和BD平台以每年近万篇的科研成果和95%的市场份额成为绝对的垄断者，尤其是10x Genomics 公司生产的微流控单细胞测序仪，是单细胞“科服商”的信仰。
（1）10x Genomics—Chromium平台
10x Genomics Chromium单细胞平台通过微流控芯片技术获得单细胞反应体系，并在传统文库构建的基础上引入标签，通过追溯标签序列将众多mRNA、表面蛋白信息定位回原来的单个细胞。用于完成单细胞3’和5’RNA测序文库构建以及单细胞表面蛋白检测文库构建等。
10x Genomics的捕获原理
平台特点：
细胞通量高：一次可以同时做8个样本，细胞通量高达80000+个细胞；
捕获率高：细胞捕获率最高可达65%；
短时高效：十几分钟内可完成上万个细胞封装，一天内获得测序文库；
双细胞发生率低：多细胞率低于0.9%/1000cells；
针对V（D）J分析，可检出单个细胞的配对的TCR/BCR双链V（D）J全长序列；
针对ATAC分析，线粒体污染率低于2%；
适用性广：可进行单细胞转录组，免疫组，蛋白组，表观组多组学研究。
（2）碧迪医疗—BD Rhapsody平台
BD公司推出Rhapsody™单细胞分析系统，能为单细胞中每个转录本标记特异性分子标签，实现单细胞水平上基因表达谱的绝对定量。同时，每个细胞也会被标记特异性细胞标签，使得高通量平行建库成为可能。结合Rhapsody特有的单细胞分离技术，单次实验可制备100-10000个单细胞文库，用户可根据需求定制引物，将检测范围集中在目标基因，大幅降低后续测序成本。
Rhapsody平台的捕获原理
平台特点：
高样本兼容性：实现多样本混合捕获，微孔板的孔数高达22万个；
超高捕获效率：细胞捕获率最高可达80%；
实时观察：备成像系统，可观察细胞相关信息；
适应性广：可以实现转录组-蛋白组联合分析。
2.0
新兴的挑战者——国产单细胞平台
正如资本从不会放过任何市场机会一样，科学研究者也从不会只屈服于一种技术。近5年来，国内的科研人员和公司厂家一起努力，不断突破技术封锁，发布了一个又一个国产单细胞测序平台。我们按照发布时间，对10个国产单细胞平台进行依次介绍。
国产单细胞平台发展史
（1）华大智造—DNBelab C4
作为国产制造的“国货之光”，华大智造推出的DNBelab C4重新定义了单细胞测序研究，开启了千万细胞、超高通量的研究时代。
DNBelab C4采用自主设计的捕获磁珠，平均单个磁珠表面修饰有107条捕获序列，能够高效捕获目的分子；同时引入了自主研发的多磁珠识别技术，可有效提高细胞捕获效率以及获取细胞完整信息。此外，DNBelab C4小巧便携，被称为“装进口袋的单细胞实验室”。目前已官宣引进DNBelab C4的公司包括不限于：吉因加、嘉因生物、安诺优达、格致博雅、华银康医疗、裕策生物科技等（数据截止到2022年7月1日）。
DNBelab C4的多磁珠识别技术
平台特点：
投入细胞：5000-30000；
捕获效率：30%-60%；
多胞率：＜8%；
性比价高：成本低，特别适合大样本量、超多细胞数据量。
（2）新格元—Singleron Matrix®
Singleron Matrix®采用定制化微孔芯片的方式，搭配配套模块，可将单细胞悬液分散到微流控芯片的微孔阵列中，并自动完成细胞分离、细胞裂解、核酸捕获、及其它后继步骤。操作人员仅需在实验开始前期，在模块对应的试剂槽中添加指定剂量试剂即可，无需进行人工值守，该仪器极大简化了单细胞测序文库构建的操作过程，增加了结果的稳定性及重复性，提高了整个样品制备的效率。此外，Singleron PythoN™组织解离仪的解离成功率高达92%，常规样本解离后得到的细胞活性>90%，细胞得率>10000cells/mg。
Singleron Matrix®仪器
平台特点：
细胞捕获数：500-30000/芯片；
高稳定性：自动化操作，提高稳定性；
适用性广：适用各种细胞类型，能同时进行转录组和免疫组库研究。
（3）寻因生物—Seekone DD
SeekOne ®是寻因生物自主研发拥有知识产权的高通量单细胞建库平台，包含单细胞标记两大主流技术：油包水法SeekOne®DD和微孔芯片法SeekOne®MM。
SeekOne®DD是国内首个商业化的油包水单细胞平台，其优势是3分钟生成15万微液滴，避免RNA的降解，高效完成单细胞的分离标记，搭配寻因生物相对应的试剂盒可以完成不同的科研需求；SeekOne®MM系统最大的优势是无需配备大型仪器，高度便携化的设计可满足更多实验需求。
SeekOne®DD系列产品
平台特点：
通量灵活：一次可运行1~8个样本；单个通道最高可捕获1.2W个细胞；
细胞捕获率：细胞捕获率高达60-65%；
多胞率：＜7%；
兼容性好：能兼容5~40 μm不同类型的细胞。
（4）达普生物—Galaxy星海
Galaxy 星海单细胞测序建库仪其基于专利的微流控油包水单细胞包裹技术与微球编码配套技术，可快速实现大量单细胞及其转录组的标记，高效完成单细胞包裹与单细胞测序文库构建。其中转录组测序解决方案包括 Galaxy 系统及配套转录组全套建库试剂盒（试剂、芯片、磁力架等）、生信分析软件 StarScope。从仪器到配套试剂耗材，实现全面国产化。
此外，Galaxy 星海仪器设计灵活，便于下游实验接驳, 还可用于上下游蛋白与细胞层面的其他应用，如单克隆抗体筛选，微生物研究等，为单细胞研究提供更加广阔的应用场景。
Galaxy 星海单细胞系列仪器
平台特点：
细胞捕获数：400-20000个细胞；
灵活设计芯片：1-4样本，单次可灵活选择样本数，节省实验成本；
细胞捕获率：≥50%；
平台兼容性：同时兼容 Illumina 测序系统和 T7 测序。
（5）万乘基因—10K Genomics
万乘基因的10K Genomics液滴微流控单细胞测序仪搭载自主研发芯片，核心部件实现全国产化，用户可以根据样本数量选择芯片数目，兼顾高通量、高捕获率和应用灵活性，相比进口设备更贴合临床和工业使用需求。
万乘基因优化了细胞核测序的技术，在大大降低对样本量需求的前提下细胞核核产出率数倍于细胞消化，且检出基因数远优于当前10x Genomics平台的解决方案。此外，在单细胞测序样本制备完成后，采用固定及冰冻保存方式，相比传统的新鲜样本或者样本保存液方式，保存时间更长，便于对临床样本开展回溯性单细胞分析。
10K Genomics单细胞仪器
平台特点：
高通量：可同时检测4个样本，每个样本可测20000个细胞，且每个样本独立运行；
高捕获率：一次性可获得100-20000个有效细胞，捕获率在50%以上；
多种应用途径：同时进行单细胞转录组、DNA、ATAC、甲基化、Chip-seq（官网数据）。
（6）墨卓生物—MobiNova-100
墨卓生物的MobiNova®-100采用用LightCutTM光激发分离分子标签技术。这项技术可避免溶解微球的方式产生聚丙烯酰胺寡聚物的问题，减少对核酸捕获体系的干扰，从而提高捕获效率及反转录效率。微流控管道设计方面也做了进一步升级，将核酸捕获时间缩短至10min，可进一步降低mRNA降解风险，提高实验效率。
此外， MobiMicrobe™微生物高通量单细胞基因组测序技术带领微生物的研究进入高通量单细胞时代，研究成果经世界顶级期刊《Science》发表并引起广泛关注，是目前唯一可提供单细胞微生物测序的商业仪器。
LightCutTM技术原理
平台特点：
高通量：单次最高细胞捕获数目大于10000个，细胞捕获率高于70%，多胞率小于5%；
灵活性：一次可运行4个样本，彼此相互独立；
高性价比：价格便宜、适用场景广泛。
（7）百迈客（百创）—DG1000
百迈客-DG1000基于微流控、油包水、Cell Barcode等技术来实现对单个细胞的捕获。DG1000使用可溶解的胶珠，通过胶珠上的带有Poly(dT)VN捕获来自于细胞的mRNA。仅需110s即可完成油包水的过程，减少离体细胞的应激反应。同时百创DG1000还具有配套的试剂盒套装与分析软件，用户可以根据自己所需完成从下机数据到细胞表达量矩阵的分析与构建。
百创DG1000单细胞微液滴系统
总结DG1000优势：更便携友好的体积重量，更短的GEMs的生成时间，更灵活的芯片，更大的通道直径。
平台特点：
灵活通量：独立2×4芯片；
捕获细胞数：500-10000个；
捕获效率：65%，双胞率0.7%；
高细胞直径通道：高达60μm。
（8）德运康瑞—Digital-Seq
德运康瑞推出全球首个基于数字微流控技术的Digital-Seq单细胞组学平台，针对少量细胞样本实现便捷、灵活、高效的细胞捕获、分选和全长转录组文库构建，进行高灵敏和高精准的单细胞基因表达分析。
Digital-Seq单细胞组学平台基于数字微流控技术实现痕量细胞样本的单细胞文库构建，一键实现从细胞捕获到双链cDNA合成的全流程；纳升级的反应体系节省反应试剂，有效提高核酸浓度，实现高效的扩增效率和基因检出数量。
Digital-Seq单细胞组学解决方案
平台特点：
高检出率：有效提高痕量细胞基因和转录本的检出率；
高扩增率：纳升级的分子反应体积，节省反应试剂，有效浓缩核酸分子，提高扩增效率；
高捕获率：AI智能成像辅助细胞识别和挑选，捕获细胞直径分布在1~100 um范围。
（9）M20—M20 Genomics
M20 Genomics基于微流控技术，完全自主设计的单细胞平台突破了单细胞测序技术对冻存或FFPE固定组织无法进行有效检测的瓶颈，实现了高通量单细胞 RNA的全长覆盖读取；同时，M20 Genomics是国内首款针对细菌的高通量单细胞RNA测序平台，其检测过大肠杆菌、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。
M20 Genomics
平台特点：
稳定性高：原核细胞进行不同处理，进行单细胞RNA测序后检出的基因数目一致；
适用性广：对于低细胞活性的临床样本也具有较好的适用性。
（10）净信生物—Drop-seq
早在2018年，净信生物就官宣将推出国产首款基于Drop-seq技术的单细胞平台，其原理与基于inDrop-seq技术的10x Genomics类似，即：利用微流控技术将细胞分开，并与带有特定条形码的磁珠混合。磁珠上的Poly(dT)将细胞内的信使RNA捕获。收集磁珠净信逆转录和扩增，得到测序所用的带有条形码的cDNA，但其逆转录的效率会更高。
此外，净信生物的单细胞制备仪是一种集成金属浴消化与温和剪切组织的新一代细胞悬液制备设备，应用于流式细胞术/单细胞测序/原代细胞培养等实验，可得到千万到百万级别的活细胞。
净信生物单细胞平台-样机
3.0
未来的领航者——细菌单细胞测序平台
如前所述，在过去的10多年间，国内外单细胞测序平台的踊跃发展，助推了单细胞测序技术在肿瘤检测、胚胎发育、免疫细胞治疗、药物研发、干细胞分化中的应用，验证了单细胞技术在精准医疗时代的价值。
但纵观未来，单细胞测序技术不会只局限于真核生物，细菌单细胞测序技术与平台的发展，会促进研究人员解析微生物亚种间的差异，这将对细菌耐药性、微生态药物及合成生物学的发展起到重塑作用。因此，稳定的细菌单细胞测序技术是未来几年单细胞技术理论研究的重要聚焦点。
例如：2022年6月，Science发表了新的微生物单细胞基因组测序技术——Microbe-seq。Microbe-seq 是一种具有菌株分辨率的高通量单细胞测序方法，在人类肠道微生物组研究中具有重要应用。
Microbe-seq技术简介
截至2022年8月，已有商业化报道的细菌单细胞测序平台包括MobiNova-100、M20 Genomics等，我们期待未来几年这些平台的深入推广，同时也更加期待新的细菌单细胞测序平台的问世。
结 语
在单细胞测序拥挤又充满希望的赛道中，有的公司选择上游，专注单细胞测序仪的研发推广；有的公司选择下游，专注单细胞技术在科服研究中的转化。虽然10x仍然是单细胞测序仪最大的生产者和下游公司最大的买家，但国内的后起之秀，存在着对10x的替代机会，尤其是在临床低细胞活性样本和细菌单细胞测序领域。而增加仪器性能的稳定性、高分文章的积累性、极致性价比的追求性，则是国内单细胞测序平台胜出的不二法则。
参考文献：
[1] Jovic D, Liang X, Zeng H, et al. Single‐cell RNA sequencing technologies and applications: A brief overview[J]. Clinical and Translational Medicine, 2022, 12(3): e694.
[2] Lloréns-Rico V, Simcock J A, Huys G R B, et al. Single-cell approaches in human microbiome research[J]. Cell, 2022, 185(15): 2725-2738.
[3] Zheng W, Zhao S, Yin Y, et al. High-throughput, single-microbe genomics with strain resolution, applied to a human gut microbiome[J]. Science, 2022, 376(6597): eabm1483.