本文中,，小編盤(pán)點(diǎn)了科學(xué)家們發(fā)表的多篇重要研究報(bào)告，共同解讀他們?nèi)绾卫脝渭?xì)胞測(cè)序技術(shù)來(lái)助力人類多種疾病的研究,，分享給大家,！

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【1】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

近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Nature Medicine上的研究報(bào)告中,，來(lái)自德克薩斯大學(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,。

文章中，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,。

研究者Linghua Wang博士表示,，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。

【2】Cell Rep：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序預(yù)測(cè)化療的有效性

doi：10.1016/j.celrep.2020.108077

在最近一項(xiàng)研究中,，來(lái)自密歇根大學(xué)的Jun Hee Lee博士課題組使用一種單細(xì)胞RNA測(cè)序的技術(shù),，首次展示了單個(gè)癌細(xì)胞群中的各個(gè)細(xì)胞對(duì)化學(xué)療法引起的DNA損傷的基因表達(dá)差異。他們發(fā)現(xiàn),，這些反應(yīng)可以被分為三類：激控制細(xì)胞死亡,，細(xì)胞分裂或應(yīng)激反應(yīng)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最近的Cell Reports雜志上,。

“不同命運(yùn)的細(xì)胞實(shí)際上具有完全不同的基因激活圖譜,，而這些不同的'轉(zhuǎn)錄組學(xué)格局'決定了化療對(duì)DNA造成損傷后細(xì)胞的命運(yùn)?！痹撗芯糠治隽藖?lái)自三種結(jié)腸癌細(xì)胞系的10,，000多個(gè)細(xì)胞。這些細(xì)胞首先接受化學(xué)藥物治氟尿嘧啶的處理,，之后對(duì)其基因表達(dá)圖譜進(jìn)行了分別分析,。“以前我們認(rèn)為,，DNA損傷會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)均勻的轉(zhuǎn)錄反應(yīng),，而我們的發(fā)現(xiàn)表明，不同的DNA損傷反應(yīng)基因伴隨著不同的細(xì)胞命運(yùn)走向,。如果我們了解到某些亞群具有特定特征的細(xì)胞能夠在其他細(xì)胞死亡時(shí)存活下來(lái),，那么科學(xué)家們可能會(huì)尋找專門(mén)針對(duì)這些細(xì)胞的治療方法”。

【3】NEJM：?jiǎn)渭?xì)胞測(cè)序揭示線粒體疾病發(fā)生機(jī)制

doi：10.1056/NEJMoa2001265

在最近一項(xiàng)研究中,，馬薩諸塞州總醫(yī)院（MGH）的人員在發(fā)現(xiàn)了有關(guān)一類線粒體疾病的新致病機(jī)制,。線粒體疾病是一種遺傳性疾病，會(huì)干擾體內(nèi)能量的產(chǎn)生,，目前尚無(wú)法治愈,。該發(fā)現(xiàn)發(fā)表在New England Journal of Medicine雜志上。線粒體DNA（mtDNA）的遺傳突變通常導(dǎo)致中風(fēng)以及腦功能障礙等疾病的發(fā)生,，受影響的患者細(xì)胞包含突變和非突變的mtDNA的混合物,，突變mtDNA的比例在患者之間以及患者體內(nèi)的組織之間有所不同。同樣,，癥狀從輕度到嚴(yán)重不等,，取決于受影響的細(xì)胞類型與比例。

“人們普遍認(rèn)為,，突變異質(zhì)性的比例決定了組織是否會(huì)表現(xiàn)出疾病,。為了更好地了解其中的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，我們采用了具有單細(xì)胞分辨率的全新基因組學(xué)技術(shù)”,， MGH分子生物學(xué)系的研究人員Vamsi K. Mootha博士說(shuō),。研究人員檢查了來(lái)自9名患者的不同血細(xì)胞類型內(nèi)的mtDNA，“據(jù)我們所知,，這是首次對(duì)每名患者體內(nèi)成千上萬(wàn)個(gè)不同類型的單個(gè)細(xì)胞中致病線粒體DNA突變的百分比進(jìn)行的量化研究,。”主要作者M(jìn)elgh A. Walker博士說(shuō)道,。

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

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。

【5】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,。

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【6】Genome Biol：?jiǎn)渭?xì)胞RNA測(cè)序可定量檢測(cè)藥物對(duì)胰島細(xì)胞的效果

doi：10.1186/s13059-020-02006-2

胰腺是產(chǎn)生消化酶以及調(diào)節(jié)血糖水平的激素的器官。胰島專門(mén)負(fù)責(zé)激素的分泌,，其中有β細(xì)胞和α細(xì)胞,，β細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生降低血液中葡萄糖水平所需的激素——胰島素，而α細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生負(fù)責(zé)升高血液中葡萄糖水平的激素——胰高血糖素,。1型糖尿病是因人體的免疫系統(tǒng)錯(cuò)誤地攻擊并破壞了胰腺的β細(xì)胞,。再生醫(yī)學(xué)手段希望通過(guò)恢復(fù)體內(nèi)β細(xì)胞的數(shù)量與質(zhì)量，從而最終取代目前的胰島素替代療法,。此外,，β細(xì)胞功能的障礙也會(huì)導(dǎo)致II型糖尿病的發(fā)生。因此,，對(duì)不同胰島細(xì)胞類型的更深入了解有助于對(duì)兩種形式的糖尿病更好的理解以及療法的開(kāi)發(fā),。

在此前的研究中，來(lái)自CeMM的Christoph Bock和Stefan Kubicek小組的研究人員發(fā)表了第一個(gè)來(lái)自人原代胰島細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組,。自那以來(lái),，技術(shù)的進(jìn)步使其能夠應(yīng)用于所有單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜的生成。盡管取得了這些進(jìn)步,，單細(xì)胞方法在技術(shù)上仍然具有挑戰(zhàn)性,，其中至關(guān)重要的是確保所得單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的質(zhì)量和純度。CeMM研究人員在他們自己的數(shù)據(jù)集以及其他已發(fā)表的單細(xì)胞研究中，在非內(nèi)分泌細(xì)胞類型中發(fā)現(xiàn)了意想不到的激素高表達(dá)現(xiàn)象,。他們希望了解這是否是RNA分子污染的結(jié)果,。大多數(shù)組織的單細(xì)胞RNA-seq數(shù)據(jù)中似乎都存在這種污染，但在胰島中最為明顯,。例如,，胰島內(nèi)分泌細(xì)胞專門(mén)用于產(chǎn)生單一激素,，與典型的“持家”基因相比,，β細(xì)胞中的胰島素和α細(xì)胞中的胰高血糖素的表達(dá)水平缸蓋更高?；诖擞^察,，他們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)，驗(yàn)證和應(yīng)用一種方法來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定并通過(guò)計(jì)算消除潛在的污染,。

【7】Nature：科學(xué)家通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序繪制首個(gè)人胚胎造血和免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜

doi：10.1038/s41586-019-1652-y

2019年10月10日,，來(lái)自英國(guó)Newcastle University和Wellcome Sanger Institute等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在Nature上以長(zhǎng)文形式發(fā)表了題為“Decoding human fetal liver haematopoiesis”的研究，首次報(bào)道了由胎肝驅(qū)動(dòng)的人胚胎造血和免疫系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程的單細(xì)胞圖譜,。在該項(xiàng)研究中,，作者首先制備了受孕后4周至17周的人胚胎肝臟、卵黃囊,、腎臟和皮膚組織單細(xì)胞懸液,，隨后利用流式細(xì)胞術(shù)和單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)定量分析，從而構(gòu)建了完整的人胚胎造血和免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜,。

基于這一單細(xì)胞圖譜數(shù)據(jù)集,，作者主要利用了基于力導(dǎo)向圖算法的數(shù)據(jù)降維方法，以高維度基因表達(dá)譜為依據(jù),，推測(cè)了造血和免疫細(xì)胞的發(fā)育路徑,。這一路徑推測(cè)分析給出了三個(gè)符合已知研究結(jié)果的由造血干細(xì)胞生發(fā)的血液系統(tǒng)細(xì)胞主要發(fā)育過(guò)程，包括紅系細(xì)胞—巨核細(xì)胞—肥大細(xì)胞系,、B/T淋巴細(xì)胞系及髓系細(xì)胞系,。上述分析以極高的時(shí)空分辨率揭示了人胚胎發(fā)育過(guò)程中完整的血液、免疫系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,，在契合現(xiàn)存大體知識(shí)框架的前提下為這一復(fù)雜生物學(xué)現(xiàn)象補(bǔ)充了豐富的細(xì)節(jié),。

【8】Cell：科學(xué)家發(fā)表關(guān)于單細(xì)胞測(cè)序刻畫(huà)肝癌免疫微環(huán)境動(dòng)態(tài)特征的研究成果

doi：10.1016/j.cell.2019.10.003

來(lái)自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北京未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）,、生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）張澤民課題組,、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京世紀(jì)壇醫(yī)院彭吉潤(rùn)課題組以及德國(guó)藥企勃林格殷格翰（Boehringer Ingelheim）公司腫瘤免疫與免疫調(diào)節(jié)部門(mén)多位科學(xué)家，在國(guó)際期刊Cell上發(fā)表了題為L(zhǎng)andscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma（單細(xì)胞測(cè)序刻畫(huà)肝癌免疫圖譜與動(dòng)態(tài)變化的研究）的研究論文,，結(jié)合10x Genomics和SMART-seq2單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù),，對(duì)肝癌患者多個(gè)組織的免疫細(xì)胞做出了系統(tǒng)性的刻畫(huà)，分析了免疫細(xì)胞動(dòng)態(tài)遷移和狀態(tài)轉(zhuǎn)化的特征，描繪了腫瘤浸潤(rùn)免疫細(xì)胞跨組織的動(dòng)態(tài)過(guò)程,，探索了它們?cè)诟伟┲委熒系臐撛趦r(jià)值,。

肝細(xì)胞癌是世界范圍內(nèi)死亡率排名第三的癌癥，其中中國(guó)的肝癌發(fā)病率居世界之首,。免疫逃逸被認(rèn)為是癌癥發(fā)展的標(biāo)志之一,，目前研究表明，腫瘤存在多種免疫逃逸機(jī)制,，提出了研究腫瘤微環(huán)境中不同免疫細(xì)胞狀態(tài)的重要性,。而不同類型的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)則是研究不同類型免疫細(xì)胞的狀態(tài)和動(dòng)態(tài)的有力手段。研究者表示,，癌癥免疫療法是近年新興的治療方法,，逐漸成為癌癥治療領(lǐng)域的新趨勢(shì)，被認(rèn)為是能夠徹底治愈惡性腫瘤的希望所在,。北京大學(xué)很高興能與北京世紀(jì)壇醫(yī)院和勃林格殷格翰三方一起合作,，共同研究肝癌微環(huán)境中不同免疫細(xì)胞的狀態(tài)，在單細(xì)胞水平上描繪肝癌免疫微環(huán)境的動(dòng)態(tài)特征,，為更多的肝癌患者帶來(lái)希望,。”

【9】Science：大量腎臟單細(xì)胞的RNA測(cè)序分析闡明慢性腎臟疾病的發(fā)病根源

doi：10.1126/science.aar2131

腎臟是一個(gè)非常復(fù)雜的器官,，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止一個(gè)簡(jiǎn)單的“過(guò)濾器”,，腎臟要正常發(fā)揮功能，需要多個(gè)高度特異性的不同細(xì)胞類型之間相互作用來(lái)幫助機(jī)體通過(guò)尿液排出廢物,、平衡體液,，調(diào)節(jié)血壓并且分泌多種激素。近日一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Science上的研究報(bào)告中,，來(lái)自賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了一種特殊類型的細(xì)胞或許能在分子水平下驅(qū)動(dòng)正?；虿∽兊哪I臟功能。

文章中,，研究人員通過(guò)對(duì)來(lái)自健康小鼠腎臟的57979個(gè)細(xì)胞進(jìn)行RNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)了特殊的基因突變,，這些突變似乎在單一分化的細(xì)胞類型中也會(huì)有類似的特征，此外,，研究人員除了發(fā)現(xiàn)了此前描述的腎臟細(xì)胞類型外,，還鑒別出了新型的細(xì)胞群。研究者Katalin Susztak表示,，本文研究為腎臟生理學(xué)和腎臟疾病的研究提供了前所未有的見(jiàn)解,，腎臟組織中的每個(gè)細(xì)胞似乎都有著特殊的非冗余功能，而且在特殊癥狀的患者中常常存在異常狀態(tài)的特殊細(xì)胞類型,。

【10】Cell：開(kāi)發(fā)出空間單細(xì)胞測(cè)序技術(shù),，有助揭示早期乳腺癌產(chǎn)生浸潤(rùn)性之謎

doi：10.1016/j.cell.2017.12.007

在一項(xiàng)新的研究中,，來(lái)自美國(guó)德州大學(xué)MD安德森癌癥中心的研究人員報(bào)道一種新的遺傳模型可能解釋著一種常見(jiàn)的被稱作導(dǎo)管原位癌（ductal carcinoma in situ， DCIS）的早期乳腺癌如何進(jìn)展到更為浸潤(rùn)性的乳腺癌,。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在Cell期刊上,。

這項(xiàng)研究對(duì)如何導(dǎo)致DCI進(jìn)展到浸潤(rùn)性導(dǎo)管癌（invasive ductal carcinoma， IDC）提供新的見(jiàn)解,，并且對(duì)為何一些這樣的癌癥未被檢測(cè)到提供了更清楚的理解,。這一發(fā)現(xiàn)的取得多虧于這些研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的被稱作空間單細(xì)胞測(cè)序（topographic single cell sequencing， TSCS）的分析方法,。研究者表示,，盡管DCIS是早期乳腺癌中最為常見(jiàn)的形式，且經(jīng)?？赏ㄟ^(guò)乳腺X線拍照檢測(cè)到,，但是這種癌癥的10％到30％會(huì)進(jìn)展到IDC,。鑒于組織分析存在著若干技術(shù)挑戰(zhàn),，DCIS如何確切地產(chǎn)生浸潤(rùn)性在基因組上仍未得到很好的理解。（生物谷Bioon.com）

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