PacBio同型分辨细胞图谱

【字体：大中小】 时间：2023年10月19日 来源：PacBio

编辑推荐：

　　细胞地图学对于生物学家在复杂的生命系统地形中导航的重要性，与数百年前探险家绘制地球地貌的重要性一样。虽然通过基因表达分析已经了解了细胞的身份和功能，但由于缺乏全面表征转录组的方法，细胞分化的主要驱动因素之一-替代mRNA剪接-一直未得到充分认识。随着PacBio的Iso-Seq方法在全长转录物测序中的应用越来越多，这种情况正在发生变化。下面是一些最近的出版物的例子，这些出版物强调了向更高质量、异构分辨率的细胞图谱的转变。

欢迎索取Revio长度长测序系统的详细技术资料>>

ENCODE项目在全长RNA测序方面取得重大进展

ENCODE项目长期以来一直是短读RNA-seq形式的RNA数据的主要来源。现在，在一份题为《ENCODE4长读RNA-seq集合》的预印本中，来自25个机构的研究人员揭示了不同类别的转录本结构多样性，ENCODE (ENCODE4)的第四阶段在一组81个独特的人类和小鼠样本中添加了匹配的Iso-Seq（Isoform测序）数据，代表了在长读平台上使用全长cDNA测序对转录本结构多样性进行的第一次大规模跨物种调查。

结果是惊人的:

总共有20万份完整文本，40％其中有新的外显子连接链
一个以上的主要转录本在样品对于73.0%的基因，这与之前的报告形成对比
对于大量的基因来说在组织、样本和发育时间点之间，同一基因的转录本结构多样性和主要转录本使用是不同的

这种令人难以置信的丰富资源只是细胞图谱研究新时代的开始，作者指出，它为进一步分析替代转录物的使用提供了基础。举个例子，研究人员指出，最让我们惊讶的是，他们观察到人类和小鼠之间同源基因的剪接多样性存在实质性差异，超过一半的小鼠和人类同源基因显示在匹配组织的多样化机制上存在实质性差异。他们指出，这要求在解释广泛使用的从小鼠模型预测和解释人类基因功能的实践时要谨慎，无论是在基因组学和更广泛的生物界，还是用于基础和临床前目的”。

提供对癌症更全面细致的了解

在癌症研究中，来自单细胞Iso-Seq数据的新的Isoform分辨细胞图谱为理解肿瘤生物学提供了令人兴奋的机会，并为免疫肿瘤学研究提供了潜在的途径。最近，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究人员通过高通量全长单细胞RNA测序检测个体化肿瘤的同种异构体和基因组改变，发现癌细胞表达的独特同种异构体至少是其他细胞类型的两倍，并且长读测序提供了癌症特异性变化的更完整图景。他们还表明，短读RNA-seq数据未能区分基因和融合表达，可能导致错误的生物学结论，其中一个例子纠正了先前在匹配的短读RNA-seq数据中发现的基因表达升高的错误分类，而是代表了一种新的基因融合转录物。

在癌症研究领域，另一个类似的例子是一份新的预印本，名为《来自长读单细胞测序的结直肠癌亚型分辨率转录组图谱》，由新加坡和沙特阿拉伯的研究人员完成。注意到短读RNA-seq只能实现基因水平的表达量化，但忽略了转录物结构的改变，这些改变来自于替代末端加工或剪接，并且经常在癌症中观察到，他们建立了第一个同源型解决的结直肠癌细胞图谱，在肿瘤细胞中发现了数百个失调的转录物。更进一步，他们预测了由此产生的肿瘤特异性肽，并确定了一组复发的新表位，这可能有助于开发基于新抗原的癌症疫苗。这是非常令人兴奋的，因为肿瘤特异性剪接变异体可能是免疫疗法和癌症疫苗的有希望的靶标，在某些情况下，比传统的基于SNV的靶标表现出更高的特异性和免疫原性。

帮助抗击疟疾

Isoform细胞图谱改变了我们对许多其他生物研究领域的理解。作为本文描述的最后一个例子，Wellcome Sanger研究所的研究人员以及德国、马里和法国的合作者绘制了恶性疟原虫性发育的单细胞图谱，研究了疟原虫在人与人之间的传播，这种传播只有在寄生虫在蚊子载体中成功地有性繁殖时才会发生。他们使用短Illumina读取和全长PacBio Iso-Seq对超过37000个细胞]进行有性行为、发育和分化过程中的单细胞RNA测序，他们报告说，Iso-Seq揭示了实验室虫株中许多基因的阶段特异性外显子使用、同种异构体和新剪接事件，包括有性行为和无性繁殖的育虫体中6个基因的外显子使用差异，雄性和雌性之间24个基因的外显子使用差异，雌性和无性繁殖的39个基因的外显子使用差异。男性和无性动物之间的17个基因，以及一个自然感染了多种恶性疟原虫的马里人。因此，这项工作是对疟疾细胞图谱的重要补充，在提高我们对疟疾寄生虫生物学和自然感染传播的理解方面具有巨大的潜力。