文章梗概
近日，华南理工大学朱伟教授、广州国家实验室曹小宝研究员、刘亚研究员及新墨西哥大学C. Jeffrey Brinker教授团队，在国际顶级综合期刊PNAS上发表题为“Si-scRNA-seq: Enabling ambient-stable single-cell transcriptomics through spatially confined biosilicification”的研究论文。该研究开发了Si-scRNA-seq（基于空间限域生物硅化的单细胞转录组测序），一种针对单细胞转录组室温保存与测序的技术，兼具低成本、免冷链、操作简便及与主流平台兼容等特点。该方法通过空间限域生物硅化在细胞内外形成可控的纳米二氧化硅保护层，能够在室温条件下实现对单细胞转录组的高保真、长期稳定保存，并兼容主流单细胞平台，为临床样本的常温保存与单细胞转录组研究提供有力工具。真迈生物SURFSeq 5000平台为该研究提供了高质量的单细胞3′转录组测序支持，为硅化保存后单细胞转录组保真度的准确评估、细胞类型与恶性细胞状态的精准解析以及跨癌种细胞异质性的动态分析提供了坚实的数据基础。
背景介绍
RNA是单链结构，2′-羟基会自发攻击相邻磷酸二酯键，加之环境中RNase无处不在，天然易降解。现有保存办法各有短板：低温（−20 ℃、−80 ℃、液氮）依赖完整冷链，能耗高、物流复杂，且长期存放仍会缓慢衰减；RNAlater等化学试剂保护力有限；醛类固定会引发蛋白-核酸交联，反而使RNA更难回收，并造成信息丢失。与此同时，单细胞测序服务大多集中在第三方平台，样本必须现取现送；大规模进样需求与RNA本身的不稳定性相互叠加，构成单细胞转录组学向临床和规模化应用推进的关键瓶颈。
图1 RNA在自然环境中极易降解
*以下为该研究成果解读
成果解读
图2展示了RNA硅化固定策略及Si-scRNA-seq的整体流程：将细胞或组织解离成单细胞悬液后，加入四甲氧基硅烷(TMOS)后，其在酸性条件下水解生成硅酸前体(Si(OH)4），Si(OH)4以类似水分子的方式扩散进入细胞，在胞内蛋白催化下原位缩合沉积，在生物分子界面形成约1 nm厚的无定形二氧化硅层，同时胞外也形成硅化网络，二者共同实现转录组的空间限域固定。随后加入预水解的六甲基二硅氮烷(HMDS)终止反应，避免过度交联和细胞团聚。最后，用低浓度氟化铵(NH4F)缓冲液去硅化，恢复生物分子可及性，细胞即可进入微流控系统完成液滴封装、RNA文库构建和上机测序。
图2 Si-scRNA-seq原理与工作流程
研究团队进一步验证了Si-scRNA-seq的实践效果：室温下硅化样本的RNA半衰期显著延长，远优于未保护样本和RNAlater样本，并在21天内维持稳定的基因检出；与新鲜样本相比，各时间点的基因表达相关性始终保持在0.89以上，转录组保真度高。在卵巢癌、肺癌、肝癌临床样本中，硅化后0天与新鲜对照在细胞组成、全局转录组特征和标志基因表达上无显著差异，室温保存14天后整体细胞架构、主要细胞类型及标志基因表达模式仍高度一致（图3）。
图3 基于Si-scRNA-seq的临床样本验证
此外，该样本硅化保存的成本极低，每个样本处理成本仅约0.1元，具备极高的临床规模化应用可行性。综上，生物硅化样本保存技术为单细胞转录组样本的常温长期保存与运输提供了稳健可行的方案。它在维持细胞异质性与转录组保真度的同时，大幅减少了对冷链的依赖，为临床多中心收样和回顾性队列的单细胞测序争取了更充裕的操作时间。
参考文献
Zhou, Liang, Ting Ruan, Ying He, Guangting Xie, Jingyu Qi, Xiaobao Cao, C. Jeffrey Brinker, Ya Liu, and Wei Zhu. Si-scRNA-seq: Enabling ambient-stable single-cell transcriptomics through spatially confined biosilicification. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2026, 123, no.43: e2617730123.