SAW_spatial_scRNA_V1

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芯片单细胞流程使用手册(V1.1.0)

SAW_spatial_scRNA_V1

第一章 产品信息

产品描述

Stereo-cell技术是基于DNB芯片成功研发组织空间原位捕获技术Stereo-seq，围绕自主底层技术DNB芯片的创新性研发，使应用方向拓展至单细胞组学生物大分子的捕获，匹配不同通量，匹配大尺寸细胞，高细胞回收率，该技术优势：

•不依赖特定细胞分离包裹设备，利用包被多聚赖氨酸芯片表面进行细胞均质分散和捕获。

•在实验流程中整合细胞染色和成像。

实现细胞组学技术在早诊、慢性疾病筛查等方面的液体活检新应用。

本流程是基于 SAW-ST-V7 转录组分析流程+圈细胞分析流程构建的芯片单细胞分析流程，采用 下机fastq 数据作为输入的全自动化流程，搭建的芯片单细胞分析流程，流程特征如下：

1、只支持umi在read1的使用场景；

2、支持对reads进行rRNAremove；

3、适配ImageQC 3.0.0及以上版本的图像，图像类型包括（ssDNA、DAPI、mIF、H&E）；暂时不支持依图像圈细胞功能。

4、适配全物种的圈细胞分析；

5、支持对细胞进行注释并生成分析报告。

若您将SAW V7流程和圈细胞流程分开运行，官方同时提供三个配套的圈细胞流程，可按需选择使用，分为三个子流程：

以SAWv7流程的结果文件中SN.tissue.gem.gz作为输入进行圈细胞处理最终生成报告。

6、Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1：适配非人鼠物种的圈细胞流程。

7、Chips_scRNA_singlespecies：适配人鼠物种的圈细胞流程。

8、Chips_scRNA_cellline：适配人鼠混合细胞系的圈细胞流程。

注意事项

  1. 当前流程仅支持SAWv7流程的全自动芯片单细胞流程，适配芯片细胞组学试剂盒产出数据的分析。

  2. 当前流程最新版本为：V1.1.0。

  3. 主流程名称：SAW_spatial_scRNA_V1

  4. 子流程名称：Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1、Chips_scRNA_singlespecies和Chips_scRNA_cellline

  5. Q: 申请要建ref，可以参考哪个资料说明？

    A: 可以参考这个sop文档 https://alidocs.dingtalk.com/i/nodes/AR4GpnMqJzM3oe71CONRd01nVKe0xjE3?utm_scene=team_spaceopen in new window

第二章 产品介绍

芯片单细胞原理

Stereo-cell是一种基于高密度时空芯片的单细胞（核）3’转录组测序技术。

该技术通过创新性三步流程实现单细胞解析：

  1. 空间编码：基于微米级精密工艺，在芯片表面构建携带唯一坐标标识（CID）的Poly(dT)探针阵列，形成可溯源的时空坐标系统（即时空芯片）；
  2. 原位捕获：固定于芯片的单细胞（核）经透化处理后，释放的mRNA被对应空间坐标的探针原位捕获，通过逆转录生成含CID和分子标签（UMI）的cDNA文库；
  3. 智能解析：结合MASK文件坐标映射及UMI校正扩增偏差，运用深度学习驱动的图像分割算法精确定义细胞边界，最终构建单细胞表达矩阵。

芯片单细胞应用场景

Stereo-cell不仅适用于传统的单细胞测序场景，还在以下场景拥有核心技术优势：

  • 零设备依赖：突破传统单细胞技术对细胞尺寸及形态的限制，直接兼容细胞（核）及复杂形态样本；
  • 动态通量设计：单芯片（1cm²）支持200-15,000细胞级柔性检测，适配从稀有样本到高通量研究场景；
  • 多组学融合：通过细胞核/膜荧光染色与转录组协同分析，实现基因表达与细胞形态的跨模态关联。

流程原理

Stereo-cell的流程，是基于时空芯片流程得到的表达矩阵，利用RNA表达的聚集程度做细胞分割。目前Stereo-cell流程（SAW_Stereo-cell_V1）是将转录组流程（SAW-ST-V7）以及研发单细胞流程（Chips_scRNA_singlespecies_unlimited）整合得到，使用户直接输入SAW的入参（如：芯片位置mask文件，fastq文件，图像ipr以及tar.gz文件等参数），得到：

  1. RNA的表达矩阵；
  2. 转录组基本质控的报告；
  3. 单细胞的细胞分割矩阵；
  4. 单细胞质控以及单细胞聚类报告。

流程产出结果

目录00.*-07.*为转录组数据处理输出目录，同SAW-ST-V7产出的结果内容。

目录08.scRNA_result为Stereo-cell输出的结果文件，以下为目录结构和说明：

  • report

    • *.cellsegment.png # RNA圈细胞算法得到的细胞边界与RNA表达的merge图，可以查看RNA聚集程度以及圈细胞效果。
    • *.html # 芯片单细胞质控报告。

  • RNA_Segment

    • *_mask_corr10.tif #细胞修正10个pixel的mask。
    • *_mask_corr20.tif  #细胞修正20个pixel的mask。
    • *_mask_corr30.tif  #细胞修正30个pixel的mask。
    • *_mask.tif # RNA圈细胞算法得到的原始细胞mask。
    • cell_area_corr10.txt #细胞修正10个pixel的细胞DNB数目统计。
    • cell_area_corr20.txt #细胞修正20个pixel的细胞DNB数目统计。
    • cell_area_corr30.txt #细胞修正30个pixel的细胞DNB数目统计。
    • cell_area.txt  # RNA圈细胞算法得到的原始细胞DNB数目统计。
    • Cell_GetExp_gene_with_background_corr10.txt # 细胞gem矩阵，修正10个pixel。
    • Cell_GetExp_gene_with_background_corr20.txt# 细胞gem矩阵，修正20个pixel。
    • Cell_GetExp_gene_with_background_corr30.txt# 细胞gem矩阵，修正30个pixel。
    • Cell_GetExp_gene_with_background.txt# 细胞gem矩阵，原始未修正。

第三章 使用说明书

SAW_spatial_scRNA_V1分析流程通过DCS云平台系统进行样本数据输入及报告输出的全流程管理。下面具体介绍基于DCS云平台系统使用SAW_spatial_scRNA_V1主流程及配套圈细胞子流程的操作指南。

指南概述

概述

本章介绍如何使用SAW_spatial_scRNA_V1分析流程进行分析。在使用之前，请认真阅读并理解其中内容，保证能够正确使用SAW_spatial_scRNA_V1分析流程。

使用场景一：手动投递

操作共包括四个步骤：上传数据、样本信息录入、启动分析。完成样本信息录入后，运行任务，当客户在看到任务状态为completed 时，代表任务已完成，即可查看可视化及报告部分（详见2.4部分）。

步骤一：上传数据

  1. 点击导航栏**【Data】，进入数据管理页面，进入目标文件夹，点击右上角【+Add files】-【Tool upload】**上传数据（图3-1）：
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图3-1 文件上传步骤一
  1. 点击**【Upload】浏览并选择所需文件（图3-2），上传完成后文件会在目标文件夹中显示（如首次上传，则需点击【Install and start transport client】**安装所需工具）：
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图3-2 文件上传步骤二

SAW_spatial_scRNA_V1流程运行：

【1】SAW_spatial_scRNA_V1样本信息录入

  1. 点击导航栏**【Workflow】**进入流程分析页面，在搜索框输入 SAW_spatial_scRNA_V1，点击【Run】**（图3-3）：
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图3-3 流程选择
  1. 选择Run workflow，输入Entity ID，点击**【Next】**（图3-4）：
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图3-4 运行步骤一
  1. 录入样本信息，完成后点击**【Next】**（图3-5）：
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图3-5 运行参数录入

信息录入参数说明：

  • SN：Unique ID for Stereo-seq Chip T.；
  • FASTQ ：Sequencing data (fq.gz). Q40: one pair of FASTQ files in one file group. Q4: one FASTQ file in one file group；
  • MASK：Stereo-seq Chip T mask file (SN.barcodeToPos.h5). Stereo-seq with their spatial information is recorded in chip mask file.
  • ImageTar：ImageStudio processed staining image TAR.GZ file.
  • IPR：IPR (image process record) file. ImageStudio-QC IPR.
  • SplitNum：Count of mask split. Q40 FASTQ : 1; Q4 FASTQ : 16 (in rare cases is 64).
  • Tissue：Tissue Name.
  • rRNARemove：Perform remove rRNA in mapping.
  • LargeChip：Chip Size > 2*3 : True; Chip Size <= 2*3 : False.
  • Reference：Reference Name.
  • CellSpecies：Species name. Only supports "human" and "mouse".
  • CellSample：Sample type. Use "pbmc" for human and "pbmc" or "cortex" for mouse.
  • ScMem：Memory usage of single cell analysis.

【2】启动分析

点击**【Run】**启动分析（图3-6）：

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图3-6 启动分析

Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1流程运行：

【1】Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1样本信息录入

  1. 点击导航栏**【Workflow】**进入流程分析页面，在搜索框输入Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1 ，点击【Run】（图3-7）：
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图3-7 选择流程
  1. 选择Run workflow，输入Entity ID，点击**【Next】**（图3-8）：
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图3-8 填写流程信息
  1. 录入样本信息，完成后点击**【Next】**（图3-9）：
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图3-8 运行参数填写

信息录入参数说明：

  • SN：Unique ID for Stereo-seq Chip T.；
  • gemfile ：(Required, default to None) Input GEM file.
  • barcodeReadsCount：(Required, default to None) SAW barcodeReadsCount result file. eg:*.merge.barcodeReadsCount.txt.
  • MappingResult:(Required, default to None) SAW mapping result directory. eg: /path/to/00.mapping.
  • species:(Required, default to None) Species name. Only supports "human" and "mouse".
  • sample:(Required, default to None) Sample type. Use "pbmc" for human and "pbmc" or "cortex" for mouse.

【2】启动分析

点击**【Run】**启动分析（图3-10）：

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图3-10 启动分析

Chips_scRNA_singlespecies流程运行：

【1】Chips_scRNA_singlespecies样本信息录入

  1. 点击导航栏**【Workflow】**进入流程分析页面，在搜索框输入 Chips_scRNA_singlespecies，点击【Run】**（图3-11）：
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图3-11 选择流程
  1. 选择Run workflow，输入Entity ID，点击**【Next】**（图3-12）：
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图3-12 流程信息录入
  1. 录入样本信息，完成后点击**【Next】**（图3-13）：
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图3-13 运行参数填写

信息录入参数说明：

  • SN：Unique ID for Stereo-seq Chip T.；
  • gemfile ：(Required, default to None) Input GEM file.
  • barcodeReadsCount：(Required, default to None) SAW barcodeReadsCount result file. eg:*.merge.barcodeReadsCount.txt.
  • MappingResult:(Required, default to None) SAW mapping result directory. eg: /path/to/00.mapping.
  • species:(Required, default to None) Species name. Only supports "human" and "mouse".
  • sample:(Required, default to None) Sample type. Use "pbmc" for human and "pbmc" or "cortex" for mouse.
  • Mem：(Required, default to 40) Memory usage.

【2】启动分析

点击**【Run】**启动分析（图3-14）：

image.png
图3-14 启动分析

使用场景二：表格投递

操作共包括五个步骤：上传数据、下载样本模板、填写并导入样本模板、启动分析。完成样本模板导入后，可批量运行任务，当客户在看到任务状态为completed 时，代表任务已完成，即可查看报告和可视化部分。

步骤一：上传数据

与使用场景一（手动投递）步骤一一致（详见3.2.1步骤一：上传数据）。

步骤三：样本信息录入表格下载

SAW_spatial_scRNA_V1

点击导航栏**【Data】，选择【Table】-【Download】（如图3-15）, 点击【Workflow template】**，选择 模板下载：

image.png
图3-15 下载SAW_Stereo-cell_V1流程投递表格模板

Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1

点击导航栏**【Data】，选择【Table】-【Download】（如图3-16）, 点击【Workflow template】**，选择 模板下载：

image.png
图3-16 Chips_scRNA_singlespecies_unlimited_S1流程模板下载导航

Chips_scRNA_singlespecies

点击导航栏**【Data】，选择【Table】-【Download】（如图3-17）, 点击【Workflow template】**，选择 模板下载：

image.png
图3-17 Chips_scRNA_singlespecies流程模板下载导航

步骤四：样本信息导入

  1. 该使用场景条件下，样本导入表格需填写工作表，以**SAW_spatial_scRNA_V1****表格模板为例**（图3-15）。该场景表示对已测序完成的样本数据在导入表格后，直接进入分析。

注意事项：

[1] 导入文件路径必须在云平台已存在，若不存在文件，则不会生成任务。

[2] 模板中参数均为必填项五笔填写。导入数据中，必填项字段不得为空。

[3] Excel中的EntityID需唯一。

[4] Excel中不能合并单元格，单元格内容前后不能有空格或特殊字符。

[5] 分析样本录入（图3-18）：

同单样本信息内容录入方式：

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image.png
  1. 配置好样本模板的分析样本录入工作表后，回到**【Data】界面，点击【Table】-【+Add table】**（图3-19）：
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图3-19样本表格导入
  1. 点击**【Click to upload/ Drop here】浏览并选择已填好样本信息的表格，点击【confirm】**（图3-20），上传完成后文件会在目标文件夹中显示：
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图3-20  样本信息导入步骤二
  1. 点击导航栏**【Workflow】进入流程分析页面，在搜索框输入BulkRNA-seq****，点击【Run】**（图3-21）：
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图3-21 选择流程
  1. 选择Run workflow(s)，点击 Please select table处，选择在本小节3）中导入的表格，选中所需的行，点击**【Next】**（图3-21）：
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图3-22 流程投递方式选择
  1. Values一般会自动填充，仅需要检查填充是否正确，若需修改则在Values处点击并选择对应的值（如图3-23）：
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图3-23 参数自动填充

步骤五：启动分析

点击**【Run】**启动分析（图3-24）：

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图3-24 启动分析

报告查看

报告查看

点击导航栏**【Task】，当任务状态显示为completed时，代表任务已完成，点击【Detail】**即可查看结果部分（如图3-25）：

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图3-25 结果查看

第四章 结果展示

报告&可视化展示

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图4-1 圈细胞报告展示
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图4-2 报告展示
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图4-3 可视化展示

常见FAQ

Q: 申请要建ref，可以参考哪个资料说明？

A: 可以参考这个sop文档 https://alidocs.dingtalk.com/i/nodes/AR4GpnMqJzM3oe71CONRd01nVKe0xjE3?utm_scene=team_spaceopen in new window

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