单细胞RNA测序技术之应用盘点

【字体: 时间:2018年09月13日 来源:生物通

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  随着近几年的迅速发展,这项技术已应用在多个领域,从早期胚胎发育到组织和器官发育、以及免疫学和肿瘤学。今年有多项成果发表在《Nature》、《Science》和《Cell》等顶级杂志上。

如果将细胞或组织看成一个班级,那么我们以前只知道基因表达考试的平均分。可是,教导主任不满意,他想要了解最高分和最低分,方便表扬和批评。于是,单细胞RNA测序技术应运而生,总算交出了一张让教导主任满意的成绩单。

随着近几年的迅速发展,这项技术已应用在多个领域,从早期胚胎发育到组织和器官发育、以及免疫学和肿瘤学。今年有多项成果发表在《Nature》、《Science》和《Cell》等顶级杂志上。

慢性鼻炎的根源

标题:Allergic inflammatory memory in human respiratory epithelial progenitor cells
期刊:Nature
发表时间:2018年8月22日
使用技术:Seq-Well

MIT、Brigham和妇女医院的研究人员对来自人类患者的数千个单细胞进行了全基因组分析,创建了炎症期间人类屏障组织的第一张整体细胞图谱,通过对这些数据分析,他们找到了一个可以解释慢性鼻窦炎病因的新机制。

新研究的重点是,鼻息肉患者的基底细胞启动了特定基因表达程序,该程序似乎直接由IL-4和IL-13维持,可以解释它们的钝化分化轨迹。IL-4和IL-13是已知的免疫应答细胞因子,在病理水平上调可驱动过敏性炎症。

延伸阅读:RNA单细胞测序技术意外找到了慢性鼻炎的根源

复杂的肿瘤微环境

标题:Single-Cell Map of Diverse Immune Phenotypes in the Breast Tumor Microenvironment
期刊:Cell
发表时间:2018年6月28日
使用技术:inDrop

近日,纪念斯隆凯特琳癌症中心的研究人员在《Cell》杂志上发表了一份目录,详述了乳腺癌微环境中的免疫细胞表型。他们利用Illumina的HiSeq 2500测序仪、Droplet Genomics的芯片,以及定制的inDrop单细胞RNA-Seq微流体平台,对47,016个免疫细胞进行转录组分析。这些细胞来自8名从未接受过治疗的原发性乳腺癌患者。

他们总共鉴定出83个不同的免疫细胞簇,包括38个T细胞簇、27个骨髓谱系细胞簇、9个B细胞簇和9个自然杀伤细胞簇。研究人员报告称,大多数的细胞簇(除了其中的10个)是不止一名患者所共有的,尽管在肿瘤样本中的表型往往不同。

延伸阅读:单细胞测序揭示复杂的肿瘤微环境

标题:Global characterization of T cells in non-small-cell lung cancer by single-cell sequencing
期刊:Nature Medicine
发表时间:2018年6月25日
使用技术:单细胞RNA-seq

北京大学BIOPIC中心、北京未来基因诊断高精尖创新中心、北大-清华生命科学联合中心张泽民研究组携手北京大学第三医院胸外科闫天生研究组以及拜耳公司,完成了来自14例非小细胞癌初治患者外周血、癌组织及癌旁组织的12,346个T细胞的单细胞测序工作。

该研究刻画了非小细胞肺癌的16个T细胞功能亚群、各亚群的组织分布特征及亚群间的状态转换关系等免疫特征。同时,基于T细胞的转录组数据及T细胞受体(TCR)序列,该研究鉴定出两群跨组织分布的效应T细胞,且这两群细胞具有潜在的迁移属性,这一发现为新免疫疗法的开发提供了思路。

延伸阅读:单细胞水平“癌中之王”淋巴细胞免疫图谱

标题:Phenotype molding of stromal cells in the lung tumor microenvironment
期刊:Nature Medicine
发表时间:2018年7月9日
使用技术:单细胞RNA-seq

比利时VIB癌症生物学中心和鲁汶大学等机构的研究人员采集了数千个健康和癌变的肺细胞,创建了第一个完整的肺癌细胞地图。《Nature Medicine》报道了这项研究,结果表明肿瘤比科学家们认为的更复杂,竟然包含52种具有明显差异的不同细胞类型。

项目领导人之一Diether Lambrechts博士说:“我们惊奇地发现,肺肿瘤含有的细胞类型比预期的多。我们总共鉴定出52种,是已知细胞种类(12种)的4倍多,表明肿瘤远比我们想象的更复杂。”

延伸阅读:完整的肺癌细胞地图

真涡虫的单细胞转录组图谱

标题1:Cell type transcriptome atlas for the planarian Schmidtea mediterranea
标题2:Cell type atlas and lineage tree of a whole complex animal by single-cell transcriptomics
期刊:Science
发表时间:2018年4月19日
使用技术:Drop-seq

以往的单细胞转录组图谱分析大多是停留在组织或器官的层面。两个研究小组近日利用Drop-seq技术来绘制整个复杂动物的细胞图谱,并建立细胞谱系。这两项研究的对象都是地中海涡虫(Schmidtea mediterranea),成果发表在《Science》杂志上。

在第一项研究中,怀特黑德生物医学研究所和麻省理工学院的研究人员报告称,他们基本上能够确定地中海涡虫的每种细胞的转录组。他们测序了50,000多个单细胞,并确定了至少44个不同的细胞群,以及150多个亚群。

在第二项研究中,德国Max Delbrück分子医学中心的研究人员也绘制了地中海涡虫的细胞类型图谱以及谱系树。他们测序了20,000多个单细胞,鉴定出至少51个细胞群和23个独立的细胞谱系。

延伸阅读:两篇Science聚焦真涡虫的单细胞转录组图谱

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