本文中,，小編整理了近年來(lái)科學(xué)家們發(fā)表的多篇重要研究成果，共同聚焦其在單細(xì)胞研究領(lǐng)域取得的新進(jìn)展,！分享給大家,！

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【1】Cell：中國(guó)團(tuán)隊(duì)單細(xì)胞層面揭示新冠免疫特征

doi：10.1016/j.cell.2021.01.053

近日，由我國(guó)多所大學(xué),、醫(yī)院和研究機(jī)構(gòu)組建的“新冠肺炎單細(xì)胞研究中國(guó)聯(lián)盟”在國(guó)際著名期刊Cell雜志上發(fā)表題為“COVID-19 immune features revealed by a large-scale single cell tranome atlas”的論文,。COVID-19患者的免疫功能失調(diào)是影響患者癥狀和死亡率的一個(gè)主要因素,，但目前對(duì)相關(guān)免疫細(xì)胞的詳細(xì)了解還不完整。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)196名COVID-19患者和對(duì)照組的284份樣本進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序,，創(chuàng)建了一個(gè)包含146萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的全面的免疫細(xì)胞數(shù)據(jù)圖譜。龐大的數(shù)據(jù)集使我們能夠確定不同的外周免疫亞型變化與COVID-19的不同臨床特征包括年齡,、性別,、嚴(yán)重程度和疾病分期等密切相關(guān)。

同時(shí)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2 RNA存在于多種上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞,、T細(xì)胞等中,，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序顯示在病毒陽(yáng)性細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄組發(fā)生明顯變化，提示新冠病毒可能在這些免疫細(xì)胞中發(fā)生過(guò)活躍的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制,，也提示不能排除新冠病毒宿主細(xì)胞范圍不僅包括上皮細(xì)胞還包括免疫細(xì)胞的可能,，還需要進(jìn)一步細(xì)胞水平上的研究。

【2】Nat Med：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序揭示胃癌患者差異化結(jié)局的原因

doi：10.1038/s41591-020-1125-8

德克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心的研究人員對(duì)來(lái)自腹膜癌（一種特定形式的轉(zhuǎn)移性胃癌）患者的45,，000多個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了分析,，確定了廣泛的細(xì)胞異質(zhì)性，并確定了與患者生存相關(guān)的兩種不同亞型,。根據(jù)今天發(fā)表在Nature Medicine上的發(fā)現(xiàn),，研究人員開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了一種基因表達(dá)特征，該特征能夠比其他臨床特征更好地預(yù)測(cè)患者的生存,。如果在前瞻性研究中得到驗(yàn)證,，則該工具可能有助于對(duì)胃癌患者進(jìn)行分層并指導(dǎo)他們采取更有效的治療策略。

通訊作者,，基因組醫(yī)學(xué)助理教授Linghua Wang博士說(shuō)：“為了更好地治療癌癥患者,，我們首先必須了解腹膜腔內(nèi)轉(zhuǎn)移細(xì)胞的數(shù)量。這是迄今為止對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行的最詳細(xì)的分析,。這就是單細(xì)胞分析的力量-我們能夠查看每個(gè)單細(xì)胞并獲得整體的宏觀圖譜,。”腹膜癌變是癌細(xì)胞浸潤(rùn)并侵襲腹膜或腹腔并粘附在胃和其他器官上的疾病,。這可能在其他胃腸道癌癥中發(fā)生,，但最常見(jiàn)于晚期胃癌患者。這種情況導(dǎo)致腹腔積液明顯,，患者的總生存期不到六個(gè)月,。

【3】Genome Med：?jiǎn)渭?xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)或能揭示胰腺腫瘤中單個(gè)細(xì)胞的特性 有望幫助開(kāi)發(fā)個(gè)體化胰腺癌療法

doi：10.1186/s13073-020-00776-9

近日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志Genome Medicine上的研究報(bào)告中,，來(lái)自美國(guó)翻譯基因組學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究詳細(xì)描述了組成胰腺癌微環(huán)境的單個(gè)細(xì)胞的特性,，這或許有望幫助開(kāi)發(fā)新型療法來(lái)治療這種侵襲性且難以治療的癌癥類(lèi)型。文章中,，研究人員利用一種名為單細(xì)胞測(cè)序的技術(shù)來(lái)對(duì)胰腺腫瘤中的細(xì)胞進(jìn)行分析,，最終研究者在胰腺腫瘤間質(zhì)中識(shí)別出了多種細(xì)胞,，這種間質(zhì)是圍繞在腫瘤周?chē)軒椭涠惚芩拗鳈C(jī)體免疫系統(tǒng)攻擊的特殊物質(zhì)。此前研究人員利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)來(lái)研究胰腺導(dǎo)管腺癌中原發(fā)性腫瘤組織的細(xì)胞組成,，而本文研究中,，研究人員則利用該技術(shù)對(duì)來(lái)自原發(fā)性腫瘤位點(diǎn)和轉(zhuǎn)移性組織的活組織的單一細(xì)胞進(jìn)行分析。

研究者Haiyong Han博士表示,，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析能對(duì)單細(xì)胞亞群提供重要的臨床見(jiàn)解,，同時(shí)還能為開(kāi)發(fā)靶向性療法和新型免疫療法提供新的線索；理解胰腺導(dǎo)管腺癌的多樣性和復(fù)雜性,，以及單一腫瘤中間質(zhì)室的特性,，或能幫助科學(xué)家們識(shí)別特殊的干預(yù)措施，并針對(duì)惡性癌癥患者制定新型的新型療法和干預(yù)措施,。

【4】Cell重磅解讀,！科學(xué)家們成功在單細(xì)胞分辨率下解析機(jī)體腸道神經(jīng)系統(tǒng)的奧秘！

doi：10.1016/j.cell.2020.08.003

整個(gè)胃腸道系統(tǒng)中嵌入的是一種更為廣泛的神經(jīng)元陣列,，其會(huì)協(xié)調(diào)幾乎所有的活動(dòng),，包括消化、腸道運(yùn)動(dòng)以及對(duì)有害刺激的反應(yīng)等,，這些細(xì)胞就組成了腸道神經(jīng)系統(tǒng)（ENS,，enteric nervous system），并能將信號(hào)傳輸?shù)酱竽X中,，但其非常稀少且很脆弱,，很難進(jìn)行分離和深入研究，近日,，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Cell上題為“The Human and Mouse Enteric Nervous System at Single-Cell Resolution”的研究報(bào)告中,，來(lái)自MIT博德研究所等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究克服了這一問(wèn)題，研究人員開(kāi)發(fā)了一種新方法來(lái)產(chǎn)生人類(lèi)和小鼠ENS的單細(xì)胞圖譜,。

通過(guò)分析這些單一神經(jīng)元細(xì)胞的基因活性,，研究人員推測(cè)，腸道中的神經(jīng)元能與其它多種細(xì)胞類(lèi)型之間保持交流溝通,，包括免疫細(xì)胞等,，而這些細(xì)胞中能夠表達(dá)與疾病相關(guān)的關(guān)鍵基因；ENS或許就是連接腸道,、免疫系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),，其在腸道的過(guò)敏癥、炎癥和腸道運(yùn)動(dòng)障礙以及影響大腦的疾病中扮演著非常關(guān)鍵的角色,。研究這些類(lèi)型的神經(jīng)-免疫相互作用是食物過(guò)敏科學(xué)計(jì)劃的下一個(gè)階段,，這一計(jì)劃旨在尋找理解食物過(guò)敏發(fā)生的機(jī)制，并鼓勵(lì)研究人員開(kāi)發(fā)新型治療過(guò)敏癥的療法,。

【5】Nature深度解析,！在單細(xì)胞環(huán)境中發(fā)現(xiàn)遺傳連鎖反應(yīng),！

doi：10.1038/s41586-020-2227-7

盡管遺傳學(xué)和基因組學(xué)的進(jìn)展揭示了許多與疾病相關(guān)的基因突變，但醫(yī)生和研究人員仍然面臨著將這些突變與實(shí)際致病過(guò)程聯(lián)系起來(lái)的棘手挑戰(zhàn),。再加上單細(xì)胞生物學(xué)的不斷發(fā)展,，它能在特定時(shí)刻檢測(cè)每個(gè)細(xì)胞的基因和/或蛋白質(zhì)的表達(dá)，這項(xiàng)任務(wù)變得更加艱巨,。如今,，辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心的研究人員在Nature雜志上發(fā)表了一篇研究報(bào)告，他們開(kāi)發(fā)了一種分子工作流程,，利用單細(xì)胞方法來(lái)了解與特定患者基因突變相關(guān)的分子通路?？茖W(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)了一種基因突變,，這種突變會(huì)導(dǎo)致兒童血液疾病--嚴(yán)重的先天性嗜中性白血球減少癥(SCN)。這種突變被發(fā)現(xiàn)可以阻止導(dǎo)致形成中性粒細(xì)胞的血液細(xì)胞的發(fā)育,。

來(lái)自辛辛那提兒童免疫生物學(xué)部門(mén)的該研究通訊作者H. Leighton Grimes博士表示,，該研究創(chuàng)建了一個(gè)新的平臺(tái)，研究人員和臨床醫(yī)生的單細(xì)胞基因組學(xué)研究各種不同的疾病,，這可能會(huì)使在診所會(huì)診斷更準(zhǔn)確和有效,。研究者Grimes說(shuō)："除了一些已知的致病突變外，確定重要和不重要的DNA變化之間的區(qū)別可能是繁瑣和困難的,。我們已經(jīng)可以對(duì)孩子的基因組進(jìn)行測(cè)序,，并將DNA序列差異與疾病聯(lián)系起來(lái)。然而,，確定哪些DNA變化是真正的致病突變很困難,，但對(duì)于理解疾病的分子機(jī)制并推動(dòng)治愈是至關(guān)重要的。"

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【6】Nat Biotechnol：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)能準(zhǔn)確高效進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特性分析的最佳技術(shù)—Quartz-seq2

doi：10.1038/s41587-020-0469-4

為了確保單細(xì)胞RNA測(cè)序能夠使用最好的方法,，日前研究人員對(duì)13種方法進(jìn)行了基準(zhǔn)性的測(cè)試,，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Biotechnology上的研究報(bào)告中，來(lái)自西班牙的科學(xué)家們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),，日本理化所開(kāi)發(fā)的Quartz-seq2方法或許是進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序的最佳手段,。此前，用于基因組分析的方法缺乏一定的基準(zhǔn),，這就會(huì)在后來(lái)的分析過(guò)程中產(chǎn)生許多問(wèn)題,，由于使用不同方法的研究小組有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，因此其所得到的結(jié)果也不盡相同,；基于這一點(diǎn),，許多從事單細(xì)胞RNA分析的研究人員聯(lián)合起來(lái)評(píng)估不同的手段，從而篩選出具有良好可重復(fù)性的方法,。

單細(xì)胞RNA測(cè)序被視為基因組研究中下一個(gè)重大的計(jì)劃,，最初,，以人類(lèi)基因組計(jì)劃為例的基因組研究試圖確定在任何有機(jī)體所有細(xì)胞中所發(fā)現(xiàn)的DNA序列，但讓事情變得復(fù)雜的是,，有機(jī)體的細(xì)胞共享著相同的DNA代碼,，實(shí)際上，這些細(xì)胞在表型上是不同的,，因?yàn)榛诒碛^遺傳學(xué)因素,，不同的基因會(huì)表達(dá)或不進(jìn)行表達(dá)。而且啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的遺傳區(qū)域在表達(dá)上也存在巨大差異,，其并不直接編碼蛋白,，但卻會(huì)對(duì)其它遺傳區(qū)域產(chǎn)生影響。因此,，理解單個(gè)細(xì)胞的遺傳組成或許有望幫助研究者確定單個(gè)細(xì)胞在諸如癌癥等疾病中是如何表現(xiàn)出差異的,，以及其在發(fā)育過(guò)程中改變的機(jī)制，目前正在參與人類(lèi)細(xì)胞圖譜繪制的科學(xué)家們就正在開(kāi)發(fā)一種針對(duì)不同細(xì)胞類(lèi)型的全面基因表達(dá)圖譜,。

【7】Nature：浙江大學(xué)領(lǐng)銜在構(gòu)建全面的人類(lèi)單細(xì)胞圖譜方面取得重大進(jìn)展

doi：10.1038/s41586-020-2157-4

在一項(xiàng)新的研究中,，來(lái)自中國(guó)浙江大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究人員朝構(gòu)建全面的人類(lèi)單細(xì)胞圖譜邁出了一大步。相關(guān)研究結(jié)果于2020年3月25日在線發(fā)表在Nature期刊上,，論文標(biāo)題為“Construction of a human cell landscape at single-cell level”,。在這篇論文中，他們描述了他們對(duì)志愿者捐贈(zèng)的50多萬(wàn)個(gè)細(xì)胞的RNA進(jìn)行測(cè)序,，以及如何處理這些信息從而以一種可用于單細(xì)胞圖譜的方式進(jìn)行展示,。

人體中的所有細(xì)胞都具有相同的遺傳信息，但是它們?cè)诒磉_(dá)哪些基因方面存在著不同,。表達(dá)的那些基因確定了給定細(xì)胞的功能,。一段時(shí)間以來(lái)，醫(yī)學(xué)研究員一直想要一種能描述哪些基因在人體各個(gè)部位的細(xì)胞中表達(dá)的圖譜,。這樣的圖譜將幫助科學(xué)家們更好地了解細(xì)胞的功能以及它們?nèi)绾螀f(xié)同發(fā)揮作用,，此外還可以為新的研究工作節(jié)省時(shí)間。人們已經(jīng)為某些組織類(lèi)型構(gòu)建了細(xì)胞圖譜,，但是目前,，沒(méi)有單個(gè)圖譜可以覆蓋人體中的所有細(xì)胞類(lèi)型。畢竟,，由于人體擁有超過(guò)30萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞,，因此構(gòu)建此類(lèi)圖譜需要大量時(shí)間和精力。在這項(xiàng)新的研究中,，這些研究人員朝著這一目標(biāo)邁出了一大步,，為人體不同部位（包括胎兒組織）的500000多個(gè)細(xì)胞（包括所有主要器官）提供了基因表達(dá)信息。

【8】Science：利用單細(xì)胞基因組學(xué)進(jìn)行人類(lèi)細(xì)胞表型分析

doi：10.1126/science.aax6648

在一篇近期發(fā)表在Science期刊上的標(biāo)題為“Mapping human cell phenotypes to genotypes with single-cell genomics”的綜述類(lèi)型文章中，瑞士研究人員認(rèn)為在了解構(gòu)成人體的細(xì)胞表型和人類(lèi)基因組如何被用來(lái)構(gòu)建和維持每個(gè)細(xì)胞的目標(biāo)中,，我們正處在一個(gè)迷人的旅程中,。瑞士巴塞爾分子與臨床眼科研究所人類(lèi)視網(wǎng)膜與器官發(fā)育小組負(fù)責(zé)人Gray Camp說(shuō)道，“為了對(duì)人類(lèi)細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi),，了解它們的發(fā)育方式,，它們?cè)诓煌酥g的差異，以及它們?cè)诩膊≈谐霈F(xiàn)功能障礙的方式,，將徹底改變?nèi)藗儗?duì)人類(lèi)細(xì)胞表型的理解,。”

“表型（phenotype）”可能意味著很多事情,，但總的來(lái)說(shuō),，它是對(duì)由于個(gè)體基因型與其環(huán)境相互作用而產(chǎn)生的一系列特性進(jìn)行分類(lèi)的一種方式。Gray Camp解釋道,，“當(dāng)我們?cè)诎腿麪柗肿优c臨床眼科研究所努力恢復(fù)視力的過(guò)程中,，單細(xì)胞基因組學(xué)是開(kāi)發(fā)個(gè)性化表型分析策略的最新進(jìn)展之一。單細(xì)胞分辨率的人體器官表型圖譜可用于鑒定最可能受到人類(lèi)疾病影響的細(xì)胞狀態(tài),。這可以幫助我們克服當(dāng)前的藥物發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)中面臨的主要挑戰(zhàn)之一：研究人群平均水平可能會(huì)掩蓋單個(gè)細(xì)胞中發(fā)生的重要且罕見(jiàn)的致病反應(yīng)。這因而可能阻止開(kāi)發(fā)準(zhǔn)確的疾病模型,，而且也阻止開(kāi)發(fā)檢測(cè)患者對(duì)新療法作出反應(yīng)的方法,。在臨床環(huán)境中將單細(xì)胞表型分析直接應(yīng)用于患者身上仍然存在著許多障礙，但是巴塞爾分子與臨床眼科研究所的分子和臨床研究團(tuán)隊(duì)每天都在密切合作,，旨在盡快地克服恢復(fù)視力所面臨的這種障礙,。”

【9】Nature：中國(guó)科學(xué)家使用單細(xì)胞測(cè)序來(lái)揭示人類(lèi)胚胎植入的秘密

doi：10.1038/s41586-019-1500-0

中國(guó)多家機(jī)構(gòu)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù),，對(duì)植入子宮的人類(lèi)胚胎進(jìn)行了更多的研究,。在這項(xiàng)發(fā)表于Nature雜志上的論文中，該小組描述了從植入前,、植入中和植入后對(duì)數(shù)千個(gè)人類(lèi)胚胎細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序的過(guò)程,，以及他們從中學(xué)到的新知識(shí)。

精子使卵子受精后不久,，卵子就會(huì)附著在子宮內(nèi)膜上,。這使得胚胎能夠從母體獲得氧氣和營(yíng)養(yǎng)。在這項(xiàng)新的研究中,，研究人員從細(xì)胞的角度觀察了在人類(lèi)繁殖的這一關(guān)鍵時(shí)期發(fā)生了什么,。為了進(jìn)一步了解植入過(guò)程中發(fā)生了什么，研究人員讓65個(gè)人類(lèi)卵子受精,，并讓它們?cè)隗w外培養(yǎng)系統(tǒng)中生長(zhǎng),。這使得他們能夠在植入前、植入中和植入后研究成千上萬(wàn)的細(xì)胞,。

研究人員在植入前(受精后6天)對(duì)大約2000個(gè)胚胎細(xì)胞進(jìn)行了一種名為scTrio-seq的單細(xì)胞測(cè)序,，從而開(kāi)始了他們的研究,。接下來(lái)，他們?cè)谥踩牒髮?duì)另外9000個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了類(lèi)似的測(cè)序,。然后他們對(duì)3200個(gè)不同原始譜系的細(xì)胞進(jìn)行了比較,。

【10】Nature：利用單細(xì)胞譜系圖譜追蹤細(xì)胞直接重編程

doi：10.1038/s41586-018-0744-4

直接細(xì)胞譜系重編程涉及細(xì)胞身份轉(zhuǎn)換，比如Fábio F. Rosa等人近期發(fā)現(xiàn)讓小鼠成纖維細(xì)胞表達(dá)三種轉(zhuǎn)錄因子PU.1,、IRF8和BATF3就可直接將它們重編程為呈遞抗原的樹(shù)突細(xì)胞,，此外，讓人類(lèi)成纖維細(xì)胞表達(dá)這三種轉(zhuǎn)錄因子也可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)（Science Immunology,， 07 Dec 2018,， doi：10.1126/sciimmunol.aau4292）。單細(xì)胞技術(shù)可用于破解細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)的相當(dāng)大的異質(zhì)性,。然而,，在細(xì)胞處理期間，細(xì)胞譜系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系通常會(huì)丟失,，這就使得重建這種轉(zhuǎn)換軌跡復(fù)雜化,。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自瑞典,、葡萄牙,、俄羅斯和英國(guó)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種稱(chēng)為CellTagging的組合細(xì)胞索引技術(shù)，它能夠平行捕獲細(xì)胞克隆歷史和細(xì)胞身份,。在這種技術(shù)中,，連續(xù)多輪細(xì)胞標(biāo)記使得這些研究人員能夠重建多層細(xì)胞譜系樹(shù)。在將成纖維細(xì)胞直接重編程為誘導(dǎo)性的內(nèi)胚層祖細(xì)胞（endoderm progenitor）的過(guò)程中,，通過(guò)對(duì)成纖維細(xì)胞進(jìn)行CellTagging分析和縱向追蹤,，這些研究人員揭示出兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)換軌跡：一種轉(zhuǎn)換軌跡導(dǎo)致成功的重編程細(xì)胞產(chǎn)生，另一種轉(zhuǎn)換軌跡導(dǎo)致“死端（dead-end）”狀態(tài),，這兩種轉(zhuǎn)換軌跡在細(xì)胞譜系轉(zhuǎn)換的最早階段就已得到確定,。（生物谷Bioon.com）

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