細(xì)胞是生物學(xué)的基本單位，研究人員正更加努力地嘗試將它們進(jìn)行單個(gè)分離、研究和比較。更大更復(fù)雜的人類細(xì)胞基因組。單細(xì)胞測(cè)序是指DNA研究中涉及測(cè)序單細(xì)胞微生物相對(duì)簡(jiǎn)單的基因組，更大更復(fù)雜的人類細(xì)胞基因組。

(資料圖)

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)是指在單個(gè)細(xì)胞水平上，對(duì)基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組進(jìn)行高通量測(cè)序分析的一項(xiàng)技術(shù)。它能夠揭示單個(gè)細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，反映細(xì)胞間的異質(zhì)性，在腫瘤、發(fā)育生物學(xué)、微生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，正成為生命科學(xué)研究的焦點(diǎn)。

隨著近幾年的持續(xù)火熱，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)也從單純的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)展為多組學(xué)聯(lián)合分析，包括基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀基因組、蛋白組以及有空間水平的多組學(xué)研究(如空間轉(zhuǎn)錄組)。單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)能多層次、多角度地描繪細(xì)胞間的異質(zhì)性，挖掘各層組學(xué)之間的直接和潛在聯(lián)系，從而更加全面和系統(tǒng)地描繪細(xì)胞的狀態(tài)和命運(yùn)。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年全球及中國(guó)單細(xì)胞測(cè)序行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及投資前景分析報(bào)告》顯示：

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)已經(jīng)在科研領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，最為直接的是用于腫瘤免疫的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究、伴隨診斷和用藥指導(dǎo)。包括腫瘤免疫治療的評(píng)估、伴隨診斷、療效評(píng)估，腫瘤個(gè)性化用藥指導(dǎo)，腫瘤及疾病標(biāo)志物、細(xì)胞類群變化鑒定等。例如，腫瘤新抗原療法是單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)與臨床應(yīng)用進(jìn)行早期結(jié)合的一個(gè)應(yīng)用方向。腫瘤新抗原是一種個(gè)體化的治療方案，每個(gè)人的腫瘤細(xì)胞都有特異性的抗原，研究人員由此預(yù)測(cè)新抗原，并進(jìn)行針對(duì)性治療。

根據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，2020年全球單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模估計(jì)為26.8億美元，市場(chǎng)規(guī)模以年均20%以上的速度逐年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到53.2億美元。更重要的是，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在優(yōu)生優(yōu)育領(lǐng)域以及腫瘤檢測(cè)領(lǐng)域分別擁有各2000億的潛在應(yīng)用市場(chǎng)，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模接近100億元，前景巨大。

推動(dòng)單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素是單細(xì)胞測(cè)序的技術(shù)進(jìn)步以及制藥和生物技術(shù)行業(yè)研發(fā)成本的增加。此外，干細(xì)胞研究的增長(zhǎng)、個(gè)性化藥物受到廣泛關(guān)注以及癌癥患病率的激增也是推動(dòng)單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)增長(zhǎng)的潛在因素。單細(xì)胞測(cè)序目前較高的成本可能會(huì)阻礙短期內(nèi)單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

單細(xì)胞測(cè)序行業(yè)市場(chǎng)容量及發(fā)展?jié)摿Ψ治?/u>

單細(xì)胞測(cè)序已成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵共性技術(shù)。然而，由于缺乏高效的手段降低“假單細(xì)胞率”，主流微流控平臺(tái)的單通道細(xì)胞通量通常在1萬(wàn)細(xì)胞以下，空載率達(dá)到90%以上，且成本高昂，限制了對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)胞或上千例樣本的人群隊(duì)列進(jìn)行大規(guī)模研究。

近日，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所(國(guó)家生物信息中心)蔣嵐研究組基于組合標(biāo)記技術(shù)路線改造優(yōu)化主流微流控平臺(tái)，開發(fā)了新型單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)FIPRESCI，使細(xì)胞通量比現(xiàn)有技術(shù)提高十倍以上，大幅降低成本。該成果在《基因組生物學(xué)》(Genome Biology)期刊發(fā)表。

該新型單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)可突破現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)局限，大幅提高效率并降低成本，適用于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和調(diào)控元件活性、免疫受體序列等多模態(tài)分析，有望有力支撐跨器官水平的大規(guī)模參考細(xì)胞圖譜研究、跨時(shí)間和空間的器官發(fā)育研究、針對(duì)大規(guī)模健康人和疾病的隊(duì)列細(xì)胞圖譜研究、高通量CRISPR基因編輯和藥物篩選的單細(xì)胞分子表型刻畫研究等。

單細(xì)胞測(cè)序主要有四個(gè)工作流程：?jiǎn)渭?xì)胞制備、單細(xì)胞分離和文庫(kù)制備、測(cè)序和初級(jí)分析、生信分析。單細(xì)胞制備通常采用機(jī)械法、酶解法或其他組合方案將組織裂解，隨后將特定的細(xì)胞群富集、標(biāo)記，成為單細(xì)胞樣本。單細(xì)胞分離與文庫(kù)制備是單細(xì)胞測(cè)序的關(guān)鍵步驟，與最終單細(xì)胞數(shù)據(jù)的質(zhì)量、精準(zhǔn)度息息相關(guān)。

從商業(yè)模式來(lái)看，國(guó)內(nèi)的單細(xì)胞測(cè)序廠商主要分為兩類，一類是以自有設(shè)備耗材研發(fā)為主線的產(chǎn)品提供商，國(guó)內(nèi)外廠商如10X、BD、墨卓、德運(yùn)康瑞、達(dá)普、M20等;一類是以提供單細(xì)胞測(cè)序服務(wù)為主要業(yè)務(wù)形態(tài)的科研服務(wù)商(目前單細(xì)胞測(cè)序以服務(wù)科研用戶為主)，國(guó)內(nèi)廠商如諾禾致源、安諾優(yōu)達(dá)、博奧晶典、百奧智匯、烈冰生物等。還有一類是像新格元、尋因生物這種起先以10X平臺(tái)對(duì)外提供科研服務(wù)的廠商，后來(lái)逐漸推出自己的單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)，既可以對(duì)外提供單細(xì)胞測(cè)序服務(wù)，又可以對(duì)外提供設(shè)備耗材。

單細(xì)胞測(cè)序在國(guó)內(nèi)外主要的目標(biāo)人群包括科研機(jī)構(gòu)、高校、醫(yī)院、診斷機(jī)構(gòu)、以及生物技術(shù)公司和藥企等。目前主要以科研市場(chǎng)為主，臨床應(yīng)用端還未有成熟的產(chǎn)品落地。

單細(xì)胞技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究中不可或缺的有力工具，通過(guò)單細(xì)胞技術(shù)得到的數(shù)據(jù)沒有掩蓋細(xì)胞群體的內(nèi)在異質(zhì)性，隨著其在分離、標(biāo)記、通量和深度等方面的進(jìn)步，該技術(shù)將會(huì)提供更深刻的生物學(xué)觀點(diǎn)。隨著對(duì)單細(xì)胞測(cè)序的研究越來(lái)越成熟，生物制藥和生物技術(shù)公司開發(fā)市場(chǎng)產(chǎn)品的規(guī)模將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。

展望未來(lái)，相信隨著定量、通量和易用性的單細(xì)胞分析工具的增加，單細(xì)胞技術(shù)的影響可能會(huì)從根本上改變生物學(xué)科以及相關(guān)的應(yīng)用學(xué)科，促進(jìn)藥物的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)持續(xù)增加，單細(xì)胞測(cè)序應(yīng)用將會(huì)越加成熟。

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