10x Genomics單細胞轉錄組2020年2月文章集錦

發(fā)稿時間：2020-04-07來源：天昊生物

2020年2月份10x Genomics平臺單細胞轉錄組文章共計48篇（數據來源于10x官網），我們精選其中10篇文章總結了研究內容供大家閱讀，文末匯總了其它文章的相關信息。

（一）

Science文章報道人類胸腺發(fā)育細胞圖譜定義了T細胞的形成特征

胸腺為T細胞的分化和選擇提供了一個良好的環(huán)境，這一過程是由它們與多種胸腺細胞類型的相互作用所協(xié)調的。本項研究使用單細胞RNA測序來構建人類胸腺整個生命周期的細胞圖譜，并重建T細胞分化軌跡和T細胞受體(TCR)重組動力學。利用這種方法，識別并定位了原位CD8αα+ T細胞群、胸腺成纖維細胞亞型和激活的樹突狀細胞狀態(tài)。此外，研究揭示了TCR重組和選擇的偏差，這是由于基因組定位和譜系承諾的動力學。綜上所述，這些數據提供了一個完整的人類胸腺整個生命周期的圖譜，為人類T細胞的發(fā)育提供了新的見解。

（二）

細菌感染膿毒癥的免疫細胞特征

對細菌感染的免疫反應失調可導致膿毒癥，這是一種死亡率很高的疾病。多項全血基因表達研究已經確定了與膿毒癥相關的分子特征，但尚未解決特定細胞類型的轉錄狀態(tài)的變化。本研究使用單細胞RNA測序來分析3個臨床組中29例膿毒癥患者及36例相應對照的血液。研究分析了所有受試者的外周血單個核細胞(PBMCs, 106,545個細胞)和樹突狀細胞(19,806個細胞)，并根據它們的基因表達特征聚類，定義了16種免疫細胞狀態(tài)。結果發(fā)現了一種獨特的CD14+單核細胞狀態(tài)，這種狀態(tài)在膿毒癥患者中得到了擴展，并通過使用不同疾病病因和不同地理位置的受試者(18組，n = 1,467名受試者)的公共轉錄組數據驗證了CD14+單核細胞狀態(tài)在將這些個體與對照組進行區(qū)分方面的能力。研究確定了一組用于分離和定量單核細胞狀態(tài)的表面標記，并對其表觀基因組和功能表型進行了表征，并提出了一個從人類骨髓誘導單核細胞狀態(tài)的模型。這項研究證明了單細胞基因組學在發(fā)現疾病相關的細胞學特征方面的實用價值，并為深入了解細菌膿毒癥免疫失調的細胞基礎提供了思路。

（三）

廣泛的免疫激活是健康個體對疫苗應答和狼瘡患者疾病活動共享設定值特征的基礎

不同個體對疫苗接種和疾病的反應差異很大，這可能部分是由于基線免疫變異造成的。識別這些免疫反應的基線預測因子及其生物學基礎具有廣泛的意義，因為它們對癌癥免疫治療、疾病預后、疫苗接種和感染反應具有潛在的重要性。這項研究發(fā)現基線血液轉錄組特征能夠預測抗體對流感和黃熱病疫苗接種的健康受試者的反應。在臨床平靜期評估的這些相同的特征與系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者伴有漿母細胞flares的疾病活動相關。對82個表面蛋白和53,201個來自健康的高、低流感疫苗應答者的單細胞的轉錄組進行CITE-seq分析表明，這一特征反映了漿細胞樣樹突狀細胞I型IFN T/B淋巴細胞網絡的激活程度。這項發(fā)現提出了這樣的前景，即調節(jié)這種免疫基線狀態(tài)可能提高疫苗的反應性，并減輕不良的自身免

疫性疾病活動。

（四）

小鼠內皮細胞單細胞轉錄組圖譜

內皮細胞(ECs)在組織間的異質性尚未完全被發(fā)現。這項研究構建了一個來自11種小鼠組織的超過32,000個單個EC轉錄組的圖譜，并確定了78個EC亞群，包括健康組織中的Aqp7+腸毛細血管和血管生成ECs。來自大腦/睪丸、肝臟/脾臟、小腸/結腸和骨骼肌/心臟的ECs成對表達部分重疊的標記基因。動脈、靜脈和淋巴管的ECs在更多的組織中共享更多的標記物，而毛細血管ECs異質性更高。來自不同血管床(動脈、毛細血管、靜脈、淋巴管)的ECs在不同組織間表現出轉錄組相似性，但組織(而非血管)類型導致了EC異質性。代謝轉錄組分析顯示類似的ECs的組織分組現象，組織間和單個組織內的血管床之間的ECs中的異質性代謝基因特征以組織類型依賴的模式存在。EC 圖譜的分類支持在公共scRNA-seq數據集中識別EC子集群，并提供了強大的發(fā)現工具和資源價值。

本研究的EC圖譜數據庫鏈接https://www.vibcancer.be/software-tools/ec-atlas

（五）

單細胞分析成人嗅覺神經發(fā)生和分化

活躍的神經源性生態(tài)位（niches）在成人身上的存在是有爭議的。該研究將注意力集中在人類嗅覺神經上皮細胞上，這是一個向大腦嗅球提供信息的顱外部位。利用單細胞RNA測序分析28,726個細胞，確定了神經干細胞和神經祖細胞群及神經元。此外，研究結果還詳細描述了140個嗅覺受體的表達。這些來自嗅覺神經上皮生態(tài)位的數據為證明人類的神經元生產可能會持續(xù)數十年提供了證據。

（六）

時空單細胞分析小鼠視交叉上核基因表達

哺乳動物的晝夜節(jié)律行為是由下丘腦腹側視交叉上核(SCN)調節(jié)的，但SCN細胞類型的數量及其功能作用尚不清楚。該研究使用單細胞RNA測序來識別小鼠SCN中的基本細胞類型，并對它們的晝夜節(jié)律和光誘導基因表達模式進行了表征。結果確定了八種主要的細胞類型，每種類型都表現出一種特定的晝夜節(jié)律基因表達模式。五個SCN神經元亞型，每一個都有特定的標記組合，它們在空間分布、晝夜節(jié)律和光響應性方面有所不同。通過在單細胞分辨率下對小鼠SCN進行完整的三維重建，得到了包含這些亞型空間分布和基因表達的標準SCN圖譜。此外，研究還觀察到不同類型的SCN神經元間晝夜節(jié)律基因表達的異質性。這種SCN內基因調控的時空模式可能在晝夜起搏器中起重要作用。

（七）

單細胞轉錄組分析比較人類胎兒視網膜、hPSC誘導的視網膜類器官及長期視網膜培養(yǎng)細胞

為了研究人類視網膜的發(fā)育，研究人員在胎兒的關鍵階段使用單細胞RNA測序(RNA-seq)，并跟蹤主要細胞類型的發(fā)育和過渡細胞的群體。并且分析了干細胞(hPSC)來源的視網膜類器官；雖然在相當于胎兒視網膜的年齡時，類器官的細胞組成非常相似，但在特定細胞類型的基因表達上存在一些差異。此外，與胎兒視網膜相比，在更高級的類器官階段，視網膜內層膜被破壞。為了確定內視網膜的組織紊亂是否由培養(yǎng)條件引起，研究分析了維持在類似條件下胎兒視網膜發(fā)育的情況。這些視網膜微球發(fā)育至少6個月，顯示出比視網膜類器官更好的視網膜內分層。單細胞RNA測序比較胎兒視網膜、視網膜類器官和視網膜微球，為開發(fā)更好的視網膜疾病體外模型提供了資源。

（八）

單細胞分辨率下體外和體內條件下人呼吸道發(fā)育

芽尖祖細胞產生所有的鼠肺上皮細胞系，并已在發(fā)育中的人類肺中被描述；然而，控制人類芽尖向特定譜系分化的機制尚不清楚。該研究使用同質的人芽尖類器官培養(yǎng)，并確定SMAD信號是芽尖-氣道過渡的關鍵調控因子。SMAD誘導導致了具有功能基底細胞的氣道樣類器官的分化，這些細胞具有克隆擴增和多向分化的能力。為了以體外來源的類器官中作為基準，研究人員開發(fā)了一個生長11.5至21周的人肺的單細胞mRNA測序圖譜，該圖譜顯示了體外來源的氣道與體內氣道之間的高度相似性?？傊@項工作闡明了人類氣道的體外分化，并提供了一個單細胞圖譜的發(fā)育中的人類肺。

（九）

2019-nCoV ACE2受體在口腔黏膜上皮細胞中呈現高表達

據報道，ACE2是2019-nCoV的主要宿主細胞受體，在病毒進入細胞引起最終感染的過程中起著至關重要的作用。為了研究2019-nCov感染口腔粘膜的潛在途徑，收集了TCGA和FANTOM5 CAGE兩個公共數據庫的bulk RNA-seq數據。分析13種TCGA癌旁正常組織器官類型和14種FANTOM5 CAGE正常組織器官類型的RNA-seq數據，探討和驗證ACE2在口腔粘膜的表達。此外，使用來自內部獨立數據的單細胞轉錄組來識別和確認口腔中表達ACE2的細胞組成和比例。結果表明，ACE2表達于口腔粘膜。有趣的是，這種受體在舌頭的上皮細胞中高度富集。初步闡明了口腔是2019-nCoV感染易感性潛在高危區(qū)這一基本機制，為今后在牙科臨床實踐和日常生活中預防策略提供了依據。

（十）

單細胞RNA-seq顯示鼻咽癌腫瘤和浸潤免疫細胞的圖譜

鼻咽癌是我國南方及東南亞地區(qū)最常見的惡性腫瘤之一，其特點是淋巴細胞浸潤密集，預后差。單細胞測序的出現是解決腫瘤異質性的有力工具，并在腫瘤微環(huán)境(TME)中描繪了腫瘤細胞與鄰近基質細胞和免疫細胞之間的復雜交流。本研究利用單細胞RNA-seq分析了來自三個鼻咽癌腫瘤組織的腫瘤細胞和浸潤免疫細胞。在該研究中，惡性細胞在個體患者中表現出腫瘤內和腫瘤間的異質性。免疫細胞分析揭示了鼻咽癌腫瘤中不同免疫細胞的異質性組成和T細胞的不同功能狀態(tài)。此外，結合從免疫細胞全長單細胞測序數據重建T細胞受體(TCR)序列，結果確定了不同的T細胞克隆類型和在單個腫瘤中的擴增分布。總之，這項研究首先揭示了鼻咽癌腫瘤和浸潤性免疫細胞的圖譜。這些結果對周圍微環(huán)境中免疫細胞清除腫瘤的機制提供了更深入的認識，有助于改進鼻咽癌的靶向和免疫治療。

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