發(fā)布日期：2019-06-26
單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)
基因測(cè)序在體外診斷市場(chǎng)中的重要性日益突出。其中，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)自2009年問(wèn)世，2013年被Nature Methods評(píng)為年度技術(shù)以來(lái)，越來(lái)越多地被應(yīng)用在科研領(lǐng)域。2015年以來(lái)，10X Genomics、Drop-seq、Micro-well、Split-seq等技術(shù)的出現(xiàn)，徹底降低了單細(xì)胞測(cè)序的成本門檻。自此，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)科研和臨床研究。
單細(xì)胞測(cè)序是從單個(gè)細(xì)胞水平對(duì)基因組和轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行的研究。通過(guò)全基因組或轉(zhuǎn)錄組擴(kuò)增，進(jìn)行高通量測(cè)序，能夠揭示單個(gè)細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，反映細(xì)胞間的異質(zhì)性。 相比于群體細(xì)胞測(cè)序，更適用于解決少量特殊樣本的研究、異質(zhì)性群體的分析及同時(shí)或互斥發(fā)生的基因組變化的查找等問(wèn)題。單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在腫瘤、發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，是現(xiàn)今生命科學(xué)研究的焦點(diǎn)。
單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的應(yīng)用
單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)助力腫瘤研究
1.Cell：以色列研究團(tuán)隊(duì)使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示黑色素瘤腫瘤浸潤(rùn)T細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組異質(zhì)性和分化途徑。
以色列Ido Amit實(shí)驗(yàn)室李漢杰博士等發(fā)現(xiàn)，癌癥中免疫細(xì)胞的異質(zhì)性對(duì)免疫治療的效果有重要影響，功能失調(diào)的CD8 T細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中處于動(dòng)態(tài)分化和高度活躍的狀態(tài)，而且很可能驅(qū)動(dòng)著腫瘤特異性免疫應(yīng)答。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)25名黑色素瘤患者腫瘤中免疫細(xì)胞，進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和單細(xì)胞TCR測(cè)序分析，繪制黑色素瘤詳盡的免疫細(xì)胞圖譜。該研究發(fā)現(xiàn)盡管不同免疫細(xì)胞亞型存在于大多數(shù)患者中，但是它們的相對(duì)豐度在不同患者中存在很大差異。此外，盡管豐度不同，所觀察到的CD8T細(xì)胞的分化途徑卻是高度保守的。該研究為癌癥中免疫細(xì)胞的異質(zhì)性對(duì)免疫治療的效果進(jìn)一步提供了理論支撐。
2：Nature，Nature Medicine兩連發(fā)：北京大學(xué)張澤民教授課題組重磅解析結(jié)直腸癌和肺癌免疫微環(huán)境
張澤民教授課題組分別在《Nature Medicine》和《Nature》發(fā)布重大研究成果，在單細(xì)胞水平繪制肺癌和結(jié)直腸癌T細(xì)胞免疫圖譜，揭示了肺癌和結(jié)直腸癌T細(xì)胞的亞群分類、組織分布特征、腫瘤內(nèi)群體異質(zhì)性及藥物靶基因表達(dá)情況，鑒定了跨組織分布的T細(xì)胞類群及亞群間潛在的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，這對(duì)于肺癌和結(jié)直腸癌的診斷和治療具有重大意義。
該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)和生物信息方法結(jié)合，來(lái)闡明腫瘤微環(huán)境特別是腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞的精確組成和功能狀態(tài)，探究腫瘤內(nèi)部各類細(xì)胞的特異屬性、相互關(guān)系、及動(dòng)態(tài)變化，從而找到新靶點(diǎn)，開(kāi)拓克服腫瘤的新穎方法。
3：Cell：美國(guó)研究團(tuán)隊(duì)繪制目前規(guī)模最大免疫細(xì)胞圖譜，探索乳腺癌免疫微環(huán)境
美國(guó)Sloan Kettering癌癥中心團(tuán)隊(duì)，使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，分析了人乳腺腫瘤以及配對(duì)的正常乳腺組織，外周血和淋巴結(jié)4個(gè)組織來(lái)源的共47016個(gè)免疫細(xì)胞的基因表達(dá)特征。揭示腫瘤內(nèi)淋巴細(xì)胞和髓系細(xì)胞的異質(zhì)性，與正常乳腺組織相比顯著的表型擴(kuò)增。這種異質(zhì)性通過(guò)各種環(huán)境刺激反應(yīng)引起的組合基因的表達(dá)，且TCR的特異性參與了T細(xì)胞組合基因表達(dá)的形成。所觀察到的T細(xì)胞狀態(tài)的連續(xù)性變化顛覆了之前較少分化或激活離散狀態(tài)形成的腫瘤微環(huán)境經(jīng)典概念。
單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析與心臟病
Cell Stem Cell：從單細(xì)胞水平描繪了人心肌細(xì)胞重編程過(guò)程中轉(zhuǎn)錄組隨著細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)化而發(fā)生的改變。
該論文由來(lái)自北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）的心肌細(xì)胞重編程領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)者之一錢莉教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表。研究人員首先報(bào)道了優(yōu)化的人心肌細(xì)胞重編程的方法，利用最精簡(jiǎn)的重編程因子達(dá)到了高效的重編程效果（～50%的轉(zhuǎn)化細(xì)胞表達(dá)心肌細(xì)胞的標(biāo)記分子cTnT）。研究人員利用單細(xì)胞測(cè)序詳細(xì)描繪了人心肌細(xì)胞重編程過(guò)程中轉(zhuǎn)錄組的動(dòng)態(tài)變化和細(xì)胞命運(yùn)的二項(xiàng)選擇，即在成纖維細(xì)胞向心肌轉(zhuǎn)化的早期誘導(dǎo)階段存在一個(gè)“決策點(diǎn)”，決定了細(xì)胞的命運(yùn)能否成功地被轉(zhuǎn)化。
除了描繪整體的重編程圖譜外，通過(guò)深度挖掘單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，該研究還為進(jìn)一步了解人心肌細(xì)胞重編程的分子機(jī)制提供了大量的線索和研究方向?；谥鼐幊添憫?yīng)和非響應(yīng)途徑的差異基因比對(duì)，研究人員還找到了正向和反向的分子標(biāo)記物，將來(lái)可用于篩選和富集轉(zhuǎn)化的心肌細(xì)胞。
單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析阿爾茨海默病
Nature：?jiǎn)渭?xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析阿爾茲海默病
來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員首次對(duì)阿爾茨海默病患者的單個(gè)腦細(xì)胞中表達(dá)的基因進(jìn)行了綜合分析。所獲得的分析結(jié)果允許他們鑒定出在神經(jīng)元和其他類型的腦細(xì)胞中受到影響的獨(dú)特細(xì)胞通路。這一分析可能為阿爾茨海默病提供許多潛在的新型藥物靶點(diǎn)。
研究人員分析了24名表現(xiàn)出高水平阿爾茨海默病病理學(xué)特征的人和24名具有相似年齡的沒(méi)有這些疾病跡象的人的尸檢大腦樣本，對(duì)來(lái)自這些受試者約8萬(wàn)個(gè)細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序。通過(guò)該測(cè)序技術(shù)，研究者不僅能夠分析最豐富的細(xì)胞類型，包括興奮性和抑制性神經(jīng)元，而且還能分析稀有的非神經(jīng)元腦細(xì)胞，如少突膠質(zhì)細(xì)胞、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。
研究發(fā)現(xiàn)，這些細(xì)胞類型中的每一種在阿爾茨海默病患者中都表現(xiàn)出明顯的基因表達(dá)差異。在患有阿爾茨海默病的個(gè)體中，與髓鞘形成相關(guān)的基因在神經(jīng)元和少突膠質(zhì)細(xì)胞（產(chǎn)生髓鞘的細(xì)胞）中都受到影響。
單細(xì)胞測(cè)序與糖尿病
Nature：Chartingcellular identity during human in vitro β-cell differentiation
哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所的Douglas A. Melton團(tuán)隊(duì)，使用單細(xì)胞測(cè)序的方法，詳細(xì)地分析了誘導(dǎo)方案中細(xì)胞組成和基因表達(dá)動(dòng)態(tài)變化；并發(fā)現(xiàn)CD49a（ITGA1）是β細(xì)胞的表面標(biāo)記物，可用來(lái)富集β細(xì)胞；同時(shí)，也為研究體內(nèi)胰腺祖細(xì)胞分化為胰島細(xì)胞過(guò)程提供指導(dǎo)。
單細(xì)胞測(cè)序發(fā)現(xiàn)新的腸道干細(xì)胞
Nature：Single-cell transcriptomes of the regenerating intestine reveal a revival stem cell
加拿大西奈山醫(yī)院的Alex Gregorieff和Jeffrey L. Wrana領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)現(xiàn)了一類獨(dú)特的干細(xì)胞，其會(huì)在小腸受損傷后激活以維持干細(xì)胞池穩(wěn)態(tài)并促進(jìn)小腸上皮再生。這類新的小腸干細(xì)胞——revSCs，revSCs是一種緩慢循環(huán)的細(xì)胞類型，受YAP1信號(hào)調(diào)控后出現(xiàn)在受損的腸道中，以重建LGR5+ CBCs干細(xì)胞池，促進(jìn)腸道再生。因此，損傷引起的revSCs擴(kuò)增可能是小腸損傷修復(fù)的關(guān)鍵機(jī)制。
來(lái)源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
