← 返回软件与算法资源类型 命令行软件 方法分类 单细胞分析 原始分类 Single-cell Preprocessing 创建时间 2026/6/3
Software & Algorithm Detail
单细胞分析Single-cell Preprocessing命令行软件
Cell Ranger
10x Genomics 官方预处理工具，用于 demultiplex、比对、定量和生成表达矩阵。
Benchmark
性能基准测试
当前图表用于比较不同数据规模下的时间消耗和内存消耗。
性能基准测试
24 cores / 128GB RAM / 10x 3' GEX
Documentation
软件原理、用法与参数
统一使用 Markdown 文档渲染，保留命令行代码块、参数表和示例说明。
Cell Ranger 10x 单细胞预处理
工具定位
Cell Ranger 是 10x Genomics 官方单细胞预处理软件，用于从 BCL/FASTQ 生成可被 Seurat 或 Scanpy 读取的 feature-barcode matrix。
适用场景
- 适合：10x 3' Gene Expression、5' Gene Expression、Feature Barcode、VDJ 等官方体系。
- 不适合：非 10x 平台或自定义 barcode 结构数据。
输入与输出
| 类型 | 文件/目录 | 说明 |
|---|---|---|
| 输入 | FASTQ 目录 | cellranger mkfastq 或 bcl-convert 输出 |
| 输入 | transcriptome reference | 10x 官方 reference 或自建 reference |
| 输出 | filtered_feature_bc_matrix/ | 常用下游表达矩阵 |
| 输出 | raw_feature_bc_matrix/ | 原始 barcode-feature 矩阵 |
| 输出 | web_summary.html | 最重要的 QC 报告 |
| 输出 | cloupe.cloupe | Loupe Browser 可视化文件 |
安装方式
# Cell Ranger 需从 10x Genomics 官网下载后加入 PATH
tar -xzvf cellranger-*.tar.gz
export PATH=$PWD/cellranger-*/:$PATH
cellranger --version
推荐项目目录
project_cellranger/
├── 00_fastq/
├── 01_reference/
│ └── refdata-gex-GRCh38-2024-A/
├── 02_cellranger_count/
└── scripts/
最小可运行示例
cellranger count \
--id=sample01 \
--transcriptome=01_reference/refdata-gex-GRCh38-2024-A \
--fastqs=00_fastq \
--sample=sample01 \
--localcores=24 \
--localmem=128 \
--create-bam=true
常用参数表
| 参数 | 含义 | 推荐值 | 注意事项 |
|---|---|---|---|
--id | 输出目录名 | 样本 ID | 不能包含复杂特殊字符 |
--transcriptome | 参考目录 | 官方或自建 reference | 版本要全项目统一 |
--fastqs | FASTQ 路径 | 00_fastq | 可包含多个 lane |
--sample | FASTQ sample 前缀 | 样本名 | 必须匹配 FASTQ 文件名 |
--localcores | CPU 核数 | 16-32 | 与服务器资源匹配 |
--localmem | 内存 GB | 64-128 | 细胞数多时提高 |
--expect-cells | 预期细胞数 | 可选 | 细胞捕获数异常时使用 |
--create-bam | 是否输出 BAM | true/false | BAM 很大，不需要可关闭 |
结果解读
Estimated Number of Cells：估计细胞数，需和上机目标接近。Mean Reads per Cell：测序深度，过低会影响低表达基因检测。Median Genes per Cell：细胞复杂度，低值可能代表细胞质量差。Fraction Reads in Cells：reads 落入细胞 barcode 的比例，低值提示背景 RNA 或建库问题。
常见错误
| 问题 | 可能原因 | 解决办法 |
|---|---|---|
| No input FASTQs found | --sample 与文件名不匹配 | 检查 FASTQ 命名 |
| 细胞数远低于预期 | 上样失败或细胞质量差 | 查看 web_summary 和 wet lab 信息 |
| reference 不合适 | 物种或版本错误 | 使用正确物种 reference 或自建 |
关联流程
- 10x 单细胞基础降维聚类
- 单细胞高级下游：拟时序、通讯、RNA velocity