scSNPdemux: a sensitive demultiplexing pipeline using single nucleotide polymorphisms for improved pooled single-cell RNA sequencing analysis

scSNPdemux: a sensitive demultiplexing pipeline using single nucleotide polymorphisms for improved pooled single-cell RNA sequencing analysis - BMC Bioinformatics

### 1. 本研究の学術的背景，研究課題の核心をなす学術的「問い」は？
本研究の背景には単一細胞RNAシーケンスデータの解析があり、特に異なる個体から取得されたサンプルの識別（デモルチプレクシング）が難しいという問題があります。この難しさは、特定の細胞がどの個体からきたのかを特定することが、典型的なライブラリ準備が複雑になる、データ品質に影響を与える、コストがかさむ、といった問題につながるからです。したがって、本研究の核心をなす学術的問いは、「どのようにして単一細胞RNAシーケンスデータから個体を正確に識別するのか」です。

### 2. 本研究の目的及び学術的独自性と創造性は？
本研究の目的は、scSNPdemuxという新たなパイプラインを開発し、単一細胞RNAシーケンスデータから個々のサンプルを識別することです。このパイプラインは、人間の天然遺伝的変異を利用し、Cell Ranger（10× ジェノミクス）のアラインメントファイル、一般のSNPデータベース、サンプルごとのジェノタイプ化された単一塩基多型（SNPs）が必要です。この研究の独自性と創造性は、既存の手法よりも優れたデモルチプレクシング性能を持ったscSNPdemuxという新たなパイプラインを提供することにあります。

### 3. 本研究の着想に至った経緯や，関連する国内外の研究動向と本研究の位置づけは？
単一細胞RNAシーケンスは、細胞のヘテロジェネイティ（細胞間の違い）を理解するための強力なツールとなっていますが、複数サンプルの同時シーケンシングを行うための効率的なデモルチプレクシング手法の開発は依然として活発な研究分野です。本研究は、こうした背景から、自然な遺伝的変異を用いた新たなデモルチプレクシングパイプラインの開発を目指しています。

### 4. 本研究で何をどのように，どこまで明らかにした？
本研究では、新たに開発したscSNPdemuxを、単一細胞と単一核酸ベースのRNAシーケンスデータセットでテストしました。その結果、従来の手法であるCellPlexやMulti-seqよりも優れたデモルチプレクシング性能を示しました。特にRNA含有量の低い免疫細胞のような細胞種において、細胞識別の感度と特異性が大幅に向上しました。

### 5. 本研究の有効性はどのように検証した？
本研究で開発したscSNPdemuxの有効性は、実際の単一細胞および単一核酸ベースのRNAシーケンスデータセットに適用し、従来の手法と比較した結果で検証しました。特に、RNA含有量が低い免疫細胞のような細胞種において、細胞識別の感度と特異性が大幅に向上していることを確認しました。