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Ultrahigh-throughput droplet microfluidic device for single-cell miRNA detection with isothermal amplification†
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-05-30 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00390d Song Guo 1, 2, 3 , Weikang Nicholas Lin 1, 2, 2, 3, 4 , Yuwei Hu 1, 2, 3 , Guoyun Sun 1, 2, 2, 3, 4 , Dinh-Tuan Phan 1, 2, 3 , Chia-Hung Chen 1, 2, 2, 3, 4
Lab on a Chip ( IF 6.1 ) Pub Date : 2018-05-30 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8lc00390d Song Guo 1, 2, 3 , Weikang Nicholas Lin 1, 2, 2, 3, 4 , Yuwei Hu 1, 2, 3 , Guoyun Sun 1, 2, 2, 3, 4 , Dinh-Tuan Phan 1, 2, 3 , Chia-Hung Chen 1, 2, 2, 3, 4
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Analysis of microRNA (miRNA), a pivotal primary regulator of fundamental cellular processes, at the single-cell level is essential to elucidate regulated gene expression precisely. Most single-cell gene sequencing methods use the polymerase chain reaction (PCR) to increase the concentration of the target gene for detection, thus requiring a barcoding process for cell identification and creating a challenge for real-time, large-scale screening of sequences in cells to rapidly profile physiological samples. In this study, a rapid, PCR-free, single-cell miRNA assay is developed from a continuous-flow microfluidic process employing a DNA hybridization chain reaction to amplify the target miRNA signal. Individual cells are encapsulated with DNA amplifiers in water-in-oil droplets and then lysed. The released target miRNA interacts with the DNA amplifiers to trigger hybridization reactions, producing fluorescence signals. Afterward, the target sequences are recycled to trigger a cyclic cascade reaction and significantly amplify the fluorescence signals without using PCR thermal cycling. Multiple DNA amplifiers with distinct fluorescence signals can be encapsulated simultaneously in a droplet to measure multiple miRNAs from a single cell simultaneously. Moreover, this process converts the lab bench PCR assay to a real-time droplet assay with the post-reaction fluorescence signal as a readout to allow flow cytometry-like continuous-flow measurement of sequences in a single cell with an ultrahigh throughput (300–500 cells per minute) for rapid biomedical identification.
中文翻译：
超高通量液滴微流控设备，用于等温扩增的单细胞miRNA检测†
在单细胞水平上分析microRNA（miRNA）是基本细胞过程的关键一级调节剂，对于精确阐明调节基因的表达至关重要。大多数单细胞基因测序方法都使用聚合酶链反应（PCR）来增加要检测的靶基因的浓度，因此需要条形码识别细胞的方法，并且对实时，大规模筛选序列进行了挑战。细胞以快速分析生理样本。在这项研究中，一种快速，无PCR的单细胞miRNA分析方法是通过使用DNA杂交链反应扩增目标miRNA信号的连续流微流体过程开发的。用DNA放大器将单个细胞包裹在油包水小滴中，然后裂解。释放的靶标miRNA与DNA放大器相互作用以触发杂交反应，产生荧光信号。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。
更新日期：2018-05-30
中文翻译：
超高通量液滴微流控设备，用于等温扩增的单细胞miRNA检测†
在单细胞水平上分析microRNA（miRNA）是基本细胞过程的关键一级调节剂，对于精确阐明调节基因的表达至关重要。大多数单细胞基因测序方法都使用聚合酶链反应（PCR）来增加要检测的靶基因的浓度，因此需要条形码识别细胞的方法，并且对实时，大规模筛选序列进行了挑战。细胞以快速分析生理样本。在这项研究中，一种快速，无PCR的单细胞miRNA分析方法是通过使用DNA杂交链反应扩增目标miRNA信号的连续流微流体过程开发的。用DNA放大器将单个细胞包裹在油包水小滴中，然后裂解。释放的靶标miRNA与DNA放大器相互作用以触发杂交反应，产生荧光信号。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。之后，靶序列被回收以触发循环级联反应并显着扩增荧光信号，而无需使用PCR热循环。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。具有不同荧光信号的多个DNA放大器可以同时封装在液滴中，以同时测量单个细胞中的多个miRNA。此外，此过程将实验室工作台PCR分析转换为实时液滴分析，并以反应后的荧光信号作为读数，以超高通量在单个细胞中进行类似于流式细胞术的连续流测量（300–每分钟500个细胞），用于快速生物医学鉴定。
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