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对整个头部和身体进行排序来注释细胞类型的能力将有助于使用果蝇在生物学过程的研究中，在整个生物体水平上用细胞型分辨率模拟人类疾病。
在这张成年果蝇的单细胞图谱中，580000个细胞被测序，超过250个细胞类型被注释。它们来自15个单独解剖的性别组织以及整个头部和身体。所有数据都可以免费查看和下载，右下角显示了特色分析。
整只果蝇的细胞类型多样性
果蝇作为发现基本和进化上保守的生物学机制的首要模式生物。将单细胞测序的最新进展与强大的果蝇基因工具相结合，有助于进一步的发现。最新一篇《Science》提出了一个完整的成年果蝇的单细胞图谱，包括580000个细胞和超过250个带注释的细胞类型。来自头部和身体的细胞重现了15个解剖组织的细胞类型。深入分析揭示了罕见的细胞类型，细胞类型特异性基因特征，和性二态性。本图集为以单细胞分辨率研究遗传扰动和疾病打下了基础。
黑腹果蝇在生物学研究方面有着丰硕的历史，因为它在遗传学、发育学和神经生物学方面有许多重要发现。果蝇基因组包含约14000个蛋白质编码基因，其中约63%有人类同源基因。近年来，单细胞RNA测序已被应用于多个细胞果蝇组织和发育阶段。然而，这些数据是由不同的实验室在不同的遗传背景下，以不同的分离方案和测序平台生成的，这阻碍了跨细胞和组织基因表达的系统比较。
理论基础
我们的目标是为整个成人建立一个细胞图谱。果蝇在相同的遗传背景、解离协议和测序平台下，（i）获得细胞类型的全面分类，（ii）将单细胞转录组数据与现有的基因表达和细胞类型知识相结合，（iii）系统地比较整个生物体内以及雄性和雌性之间的基因表达，以及（iv）识别整个生物体内的细胞类型特异性标记。我们选择单核RNA测序（snRNA-seq）来避免分离嵌入角质层（如感觉神经元）或多核细胞（如肌肉细胞）的困难。我们采取了两种互补的策略：对解剖组织的细胞核进行测序，以确定组织来源的身份；对整个头部和身体的细胞核进行测序，以确保所有细胞都被取样。来自40个实验室的专家参与了人群注释，以尽可能多的知识分配转录组细胞类型。
结果
我们使用基于液滴的10倍基因组学对57万个细胞进行测序，这些细胞来自15个解剖组织以及整个头部和身体，分别来自雌性和雄性。我们还使用基于平板的Smart-seq2平台对解剖组织中的10000个细胞进行了测序，为每个细胞提供了更深的覆盖范围。我们使用NextFlow开发了可重复的分析管道，并在范围内实现了一个具有受控词汇表的分布式细胞类型注释系统。对来自解剖组织的转录组的种群注释确定了17种主要细胞类别和251种与果蝇数据库本体相关的详细细胞类型。这些细胞类型中有许多是第一次被描述出来的，要么是因为它们是在细胞覆盖率增加后才出现的，要么是因为它们居住在以前没有接受过scRNA-seq的组织中。来自全身和解剖组织的转录组簇的良好对应性使我们能够转移注释并识别一些在单个组织中未检测到的表皮细胞类型。跨组织分析揭示了肌肉细胞的位置特异性细分和血细胞内的异质性。然后，我们确定了具有不同特异性水平的细胞类型特异性标记基因和转录因子，从而能够构建基因调控网络。最后，我们探索了性别二态性，发现了性别偏见表达和双重性别之间的联系，并通过轨迹分析研究了组织动力学。
