2024-03-26
天初暖，日初长，人间三月好春光。在这万物复苏的时节，单细胞领域又有哪些新发现呢？我们以“single cell RNA seq”为关键词在pubmed上进行搜索，并精选6篇包含各个不同领域的高分文章进行导读。
案例一
文章题目：Analysis of brain and blood single-cell transcriptomics in acute and subacute phases after experimental stroke 中文题目：脑卒中急性期和亚急性期脑和血液单细胞转录组学分析 DOI：10.1038/s41590-023-01711-x. 简介：脑缺血会引发外周白细胞和脑驻留细胞的强烈炎症反应，这些炎症反应有助于组织损伤和修复。然而，人们对它们的变化和多样性仍然知之甚少。因此，作者对小鼠缺血性中风后2天或14天的大脑和血液样本进行了单细胞转录组测序。作者观察到缺血后小胶质细胞、单核细胞来源的巨噬细胞和中性粒细胞随着时间的推移出现了强烈的分化，而内皮细胞和脑相关巨噬细胞在中风后2天转录特征发生改变。轨迹分析推测血液中的单核细胞第2天和第14天原位分化为巨噬细胞，而中性粒细胞则是不断从血液中重新招募。雌性和雄性老年小鼠的脑组织单细胞转录表达谱与年轻雄性小鼠相似，但老年和年轻小鼠的大脑免疫细胞组成不同。尽管血液淋巴细胞分析也显示缺血性卒中后转录表达谱发生改变，但脑浸润性白细胞比循环白细胞表现出更高的转录差异，这表明表型多样化发生在缺血性卒中的早期和恢复阶段。作者提供了一个门户(https://anratherlab.shinyapps.io/strokevis/)，允许用户访问作者的数据。 图1 小胶质细胞亚群的单细胞转录图谱
案例二
文章题目：Increased expression of CXCL6 in secretory cells drives fibroblast collagen synthesis and is associated with increased mortality in idiopathic pulmonary fibrosis 中文题目：分泌细胞中CXCL6的表达增加驱动成纤维细胞胶原合成，并与特发性肺纤维化死亡率增加相关 DOI：10.1183/13993003.00088-2023. 简介：最近研究发现，特发性肺纤维化(IPF)中定位在远端气道的上皮细胞可能驱动病理形成。因此作者想探究在这些异位气道上皮细胞中表达的趋化因子是否可能与IPF的发病机制有关。通过全肺组织的转录组学、蛋白和BAL分析，作者发现CXCL6(白细胞介素-8家族成员)在IPF患者中升高。两组IPF患者BAL中CXCL6水平升高与生存不良相关。通过免疫染色和单细胞RNA测序，在分泌细胞中检测到CXCL6。给对照组和博来霉素诱导的特发性肺纤维化小鼠注射mCXCL5 (LIX，小鼠CXCL6同源物)发现胶原合成都有增加。CCXCL6使供体和IPF成纤维细胞中I型胶原水平分别增加4.4倍和1.7倍。CXCR1/2的沉默和化学抑制都阻断了CXCL6对胶原的作用，而CXCR2的过表达使IPF成纤维细胞中胶原I水平增加4.5倍。因此，IPF中气道上皮细胞异位定位导致分泌细胞中CXCL6的表达增加并驱动成纤维细胞胶原合成，并与特发性肺纤维化死亡率增加相关。 图2 对照和IPF肺组织的单细胞转录图谱
案例三 文章题目：Single-cell transcriptomic Atlas of aging macaque ocular outflow tissues
中文题目：衰老猕猴眼流出液组织的单细胞转录组图谱 DOI：10.1093/procel/pwad067. 简介：在健康的眼睛中，房水能够持续为眼睛提供营养，并不断补充，然后通过组织和细胞网络排出。小梁网 (TM) 是位于角膜底部附近的组织，可将眼液引流到施莱姆氏管 (SC) 中。当TM处流出物受阻时，液体会积聚并增加眼压，可能会导致视神经受损和视力丧失。小梁网(TM)的渐进性退化与年龄相关性眼病如原发性开角型青光眼有关。然而，TM衰老过程的分子基础和生物学意义尚未完全阐明。本文建立了老年猕猴TM组织的单细胞转录组图谱，将流出组织的细胞分为12个细胞类型，并确定线粒体功能障碍是TM衰老的一个显著特征。此外，作者将TM细胞继续细分为13个cluster，并对cluster0进行了深入分析，该cluster在两组之间具有最高的衰老评分和最显著的细胞比例变化。最终，作者发现APOE基因是衰老过程中cluster0中的一个重要差异表达基因，突显了细胞迁移和细胞外基质调节与TM功能之间的密切关系。进一步研究发现，沉默APOE基因可通过释放对PI3K-AKT通路的抑制，下调细胞外基质成分的表达，增加房水流出率，降低细胞凋亡，从而增加房水流出率，维持正常眼压。 图3 眼流出组织的单细胞转录图谱
案例四
文章题目：Cebp1 and Cebpβ transcriptional axis controls eosinophilopoiesis in zebrafish 中文题目：Cebp1和Cebpβ转录轴控制斑马鱼嗜酸性粒细胞生成 DOI：10.1038/s41467-024-45029-0. 简介：嗜酸性粒细胞以其保护宿主免受寄生虫侵袭和调节免疫功能的能力而闻名。嗜酸性粒细胞的多种生物学作用已被越来越多地识别，但嗜酸性粒细胞谱系的发育模式和调控机制仍是未知的。本文利用斑马鱼模型分析嗜酸性细胞的分化、分布和调控。通过鉴定eslec作为嗜酸性粒细胞特异性标志物，作者建立了Tg(eslec:eGFP)报告基因系，它特异性地标记了从早期到成熟期的嗜酸性粒细胞。对eslec+细胞的时空分析证明了它们从早期到成熟期的器官分布。通过单细胞RNA-Seq分析，作者破译了嗜酸性粒细胞从祖细胞到成熟嗜酸性粒细胞的过程。通过进一步的遗传分析，作者证明了Cebp1在平衡中性粒细胞和嗜酸性粒细胞中的作用，以及Cebp1-Cebpβ转录轴调节嗜酸性粒细胞的分化。跨物种功能比较分析表明，斑马鱼Cebp1和人类C/EBPεP27在抑制嗜酸性粒细胞生成方面具有功能同源性。作者的研究从时空模式、表达谱和基因调控等多个维度刻画了嗜酸性粒细胞的发育特征，为更好地理解嗜酸性粒细胞生成提供了帮助。 图4嗜酸性粒细胞的单细胞图谱
案例五
文章题目：Decoding the gene regulatory network of endosperm differentiation in maize 中文题目：解码玉米胚乳分化基因调控网络 DOI：10.1038/s41467-023-44369-7. 简介：玉米胚乳是谷物的主要组成部分， 其发育过程涉及多个基因调控网络， 揭示其调控机制有助于提高谷物产量和品质。本研究利用单细胞转录组学技术分析了玉米胚乳细胞分化过程中的转录组学特征。通过对17022个单细胞的转录组学数据的分析， 作者鉴定了12个细胞群， 分别对应5种胚乳细胞类型， 并揭示了其复杂的转录异质性。作者描绘了授粉后6～7天的基因表达模式，分析了161个细胞群间差异表达的转录因子的基因组DNA结合位点， 并通过结合单细胞转录组学数据和DNA结合位点构建了基因调控网络， 鉴定了181个包含编码转录因子的基因及其高置信度靶标的调控子。此外， 作者将这些调控子与胚乳细胞群进行关联， 鉴定了细胞群特异性的基本调控子， 并通过实验验证了3个预测的关键调控子。本研究为理解谷物胚乳的发育和单细胞功能提供了框架。 图5发育中的玉米胚乳单细胞图谱
案例六
文章题目：A single-cell atlas of Drosophila trachea reveals glycosylation-mediated Notch signaling in cell fate specification 中文题目：果蝇气管单细胞图谱揭示了糖基化介导的Notch信号在细胞状态命运决定中的作用 DOI：10.1038/s41467-024-46455-w. 简介：果蝇气管系统是研究气管管形态发生程序的良好模型。该系统在胚胎中由有丝分裂后的细胞建立，但也经过成体干细胞的重塑。作者使用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术提供了果蝇气管的全面细胞图谱。该图谱记录了果蝇气道内气管母细胞的转录表达谱，描绘了9个主要亚型。从数据分析和遗传研究中获得的一些额外证据证据强调了一组转录因子，其特征是它们具有改变细胞命运的能力。值得注意的是，转录因子Pebbled、Blistered、Knirps、Spalt和Cut受Notch信号的影响，并决定气管细胞的特性。此外，Notch 信号还协调成气管细胞分化所必需的转录活动，并对高糖饮食诱导的蛋白质糖基化做出反应。因此，该研究明确了果蝇气管的主要细胞类型，不同细胞亚群间的通讯，阐明了糖基化通过调节Notch信号通路的活性进而操控气管细胞的命运决定，并揭示了上述过程中多个受Notch通路调控的关键转录因子。 图6果蝇气管单细胞图谱
