2024-12-13
单细胞转录组能够精确描绘出组织中的各细胞类型在特定条件下的基因表达谱。代谢组学则是对生物样本中的小分子代谢物进行定性和定量分析，代谢物作为生物体功能活动的直接产物，其变化能够反映出表型的状态变化。两者联合分析，能够同时考虑基因表达与代谢物变化，从而更全面地理解生物体的代谢过程和基因表达调控机制，提供了一个更为系统、全面的视角，相互验证，实现从“因”（基因表达）到“果”（代谢物变化）两个层面的全面探究。
联合分析思路
1.首先通过单细胞转录组测序，锁定核心细胞亚群，再通过核心细胞亚群的差异表达基因，关联下游的代谢图谱，起到验证单细胞结论的作用。
2.先进行代谢组分析，识别出那些具有显著差异的代谢物，再通过单细胞转录组测序锁定相关基因和代谢通路，实现从发现现象到机制解析的过程。
案例1
英文标题：Immune rebalancing at the maternal-fetal interface of maternal SARS-CoV-2 infection during early pregnancy
发表期刊：Protein & Cell
影响因子：13.6
发表日期：2024.05
物种样本：
妊娠 6-8周的10例SARS-CoV-2感染组、5例对照组孕妇胎盘的绒毛膜和基底蜕膜；妊娠12-16 周的11例SARS-CoV-2感染组、8例对照组孕妇的胎盘。
DOI：10.1093/procel/pwae006
严重急性呼吸系统综合征冠状病毒（SARS-CoV-2）引起的2019冠状病毒病（COVID-19）大流行仍然对孕妇构成威胁。对妊娠早期感染SARS-CoV-2的胎盘样本的单细胞转录组学和代谢组学进行了综合分析。与对照组胎盘相比，SARS-CoV-2感染引起了母胎界面的免疫反应，并在感染后的最初几周诱导了氨基酸和磷脂谱的代谢改变。随后的免疫细胞激活和滋养层细胞增强的免疫耐受性建立了一种新的动态平衡，减轻了对母胎界面的影响。母胎界面的免疫反应和代谢改变在妊娠中期逐渐下降，研究强调了在母体SARS-CoV-2感染后的妊娠前两个月的适应性免疫耐受机制和免疫平衡的建立。
案例2
英文标题：Oxidative Metabolism Drives Immortalization of Neural Stem Cells during Tumorigenesis
发表期刊：Cell
影响因子：45.5
发表日期：2025.05
物种样本：
单细胞转录组：6天大的3龄果蝇中解剖15个对照或5个肿瘤全脑
代谢组：6天大的3龄果蝇中解剖100个对照或30个肿瘤全脑
DOI：10.1016/j.cell.2020.07.039
代谢重编程是许多癌症的一个关键特征，但它如何以及何时促进肿瘤的发生仍不清楚。研究证明了线粒体融合诱导的代谢重编程可以对肿瘤起始细胞（TICs）的永生化进行速率限制，并触发它们对肿瘤发生的不可逆贡献。利用单细胞转录组学，发现果蝇脑肿瘤包含一个快速分裂的干细胞群，其定义为氧化磷酸化（OxPhos）的上调。结合靶向代谢组学和体内遗传学筛选来证明OxPhos是肿瘤细胞永生化所必需的，但在神经干细胞（NSCs）中却是可有可缺的。利用体内NADH/NAD+传感器，发现NSCs在永生化过程中精确地增加了OxPhos。阻断OxPhos或线粒体融合可使TICs处于静止状态，并通过受损的NAD+再生来阻止肿瘤的发生。研究建立了细胞代谢和肿瘤起始细胞的永生化之间的独特联系。
