高分文獻(xiàn)-單細(xì)胞及空間轉(zhuǎn)錄組測序文獻(xiàn)匯總導(dǎo)讀（202108上期）

2011年，《自然方法》(Nature Methods)雜志將單細(xì)胞研究方法列為未來幾年最值得關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域之一。2013 年，《科學(xué)》(Science)雜志將單細(xì)胞測序列為年度最值得關(guān)注的六大領(lǐng)域榜首，《自然方法》雜志將單細(xì)胞測序的應(yīng)用列為2013年年度最重要的方法學(xué)進(jìn)展。

時(shí)至今日，單細(xì)胞測序技術(shù)在推動微生物、發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、免疫、癌癥等領(lǐng)域的發(fā)展，對生命科學(xué)研究意義重大。

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我們先來看一下8月單細(xì)胞測序文章發(fā)表情況：

 

文章一：

文章題目：Single-cell spatial sequencing

中文題目：單細(xì)胞空間測序

影響因子：38.334

作者：Alam O.

引用：Nat Genet. 2021 Aug;53(8):1119. doi: 10.1038/s41588-021-00919-7.

 

文章二：

文章題目：Single-nucleus chromatin accessibility and transcriptomic characterization of Alzheimer's disease

中文題目：阿爾茨海默病的單核染色質(zhì)可及性和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征

影響因子：38.331

作者：Morabito S, Miyoshi E, Michael N, Shahin S, Martini AC, Head E, Silva J, Leavy K, Perez-Rosendahl M, Swarup V.

引用：Nat Genet. 2021 Aug;53(8):1143-1155. doi: 10.1038/s41588-021-00894-z. Epub 2021 Jul 8.

摘要：大腦的基因調(diào)控景觀在健康和疾病方面是高度動態(tài)的，協(xié)調(diào)不同細(xì)胞類型之間的生物過程。文章提出一項(xiàng)對晚期阿爾茨海默病 (AD) 中 191,890 個(gè)細(xì)胞核的多組學(xué)單核研究，分析相同生物樣本中的染色質(zhì)可及性和基因表達(dá)，并揭示巨大的細(xì)胞異質(zhì)性。確定細(xì)胞類型特異性、疾病相關(guān)的候選順式調(diào)控元件及其候選靶基因，包括一個(gè)包含 APOE 和 CLU 鏈接的少突膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)調(diào)控模塊。描述了由全基因組關(guān)聯(lián)研究定義的 AD 風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)子集的特定細(xì)胞類型中的順式調(diào)節(jié)關(guān)系，證明這種多組學(xué)單核方法的實(shí)用性。膠質(zhì)細(xì)胞群的軌跡分析確定了與疾病相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，如 SREBF1，及其調(diào)控目標(biāo)。最后，引入單核一致加權(quán)基因共表達(dá)分析，一種對稀疏單細(xì)胞數(shù)據(jù)魯棒的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析策略，并對 AD 轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行系統(tǒng)級分析。

 

文章三：

文章題目：SnapHiC: a computational pipeline to identify chromatin loops from single-cell Hi-C data

中文題目：SnapHiC：從單細(xì)胞 Hi-C 數(shù)據(jù)中識別染色質(zhì)環(huán)的計(jì)算管道

影響因子：28.541

作者：Yu M, Abnousi A, Zhang Y, Li G, Lee L, Chen Z, Fang R, Lagler TM, Yang Y, Wen J, Sun Q, Li Y, Ren B, Hu M.

引用：Nat Methods. 2021 Aug 26. doi: 10.1038/s41592-021-01231-2. Online ahead of print.

摘要：單細(xì)胞 Hi-C (scHi-C) 分析越來越多地用于繪制不同組織環(huán)境中的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，但仍然缺乏從 scHi-C 數(shù)據(jù)中以高分辨率定義染色質(zhì)環(huán)的計(jì)算工具。該文描述了 Hi-C 的單核分析管道 (SnapHiC)，一種可以從 scHi-C 數(shù)據(jù)中以高分辨率和準(zhǔn)確度識別染色質(zhì)環(huán)的方法。使用來自 742 個(gè)小鼠胚胎干細(xì)胞的 scHi-C 數(shù)據(jù)，將 SnapHiC 與許多為繪制染色質(zhì)環(huán)和散裝 Hi-C 相互作用而開發(fā)的計(jì)算工具進(jìn)行基準(zhǔn)測試。通過分析來自 2,869 個(gè)人類前額葉皮質(zhì)細(xì)胞的單核甲基 3C-seq 數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明它的用途，該數(shù)據(jù)揭示了細(xì)胞類型特異性染色質(zhì)環(huán)并預(yù)測與神經(jīng)精神疾病相關(guān)的非編碼序列變異的推定靶基因。結(jié)果表明 SnapHiC 可以促進(jìn)復(fù)雜組織中細(xì)胞類型特異性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因調(diào)控程序的分析。

 

文章四：

文章題目：Spatial and cell type transcriptional landscape of human cerebellar development

中文題目：人類小腦發(fā)育的空間和細(xì)胞類型轉(zhuǎn)錄景觀

影響因子：24.884

作者：Aldinger KA, Thomson Z, Phelps IG, Haldipur P, Deng M, Timms AE, Hirano M, Santpere G, Roco C, Rosenberg AB, Lorente-Galdos B, Gulden FO, O'Day D, Overman LM, Lisgo SN, Alexandre P, Sestan N, Doherty D, Dobyns WB, Seelig G, Glass IA, Millen KJ.

引用：Nat Neurosci. 2021 Aug;24(8):1163-1175. doi: 10.1038/s41593-021-00872-y. Epub 2021 Jun 17.

摘要：人類新生兒小腦是其成人大小的四分之一，但包含將環(huán)境線索與發(fā)育中的運(yùn)動、認(rèn)知和情感技能整合到成年期所需的藍(lán)圖。盡管成熟的小腦神經(jīng)解剖學(xué)得到了很好的研究，但對其發(fā)育起源的理解是有限的。在這項(xiàng)研究中，作者通過結(jié)合激光捕獲顯微鏡和 SPLiT-seq 單核轉(zhuǎn)錄組學(xué)系統(tǒng)地繪制了人類胎兒小腦的分子、細(xì)胞和空間組成。分析細(xì)胞類型內(nèi)和整個(gè)發(fā)育過程中功能不同的區(qū)域和基因表達(dá)動態(tài)。由此產(chǎn)生的細(xì)胞圖譜表明，小腦原基的分子組織概括了細(xì)胞結(jié)構(gòu)上不同的區(qū)域和與小鼠小腦不同的發(fā)育瞬態(tài)細(xì)胞類型。通過將兒童和成人神經(jīng)系統(tǒng)疾病的顯性基因映射到該數(shù)據(jù)集上，確定疾病機(jī)制背后的相關(guān)細(xì)胞類型。這些數(shù)據(jù)為探索人類小腦發(fā)育和疾病的細(xì)胞基礎(chǔ)提供了資源。

 

文章五：

文章題目：Altered oligodendroglia and astroglia in chronic traumatic encephalopathy

中文題目：慢性創(chuàng)傷性腦病中少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的改變

影響因子：17.084

作者：Chancellor KB, Chancellor SE, Duke-Cohan JE, Huber BR, Stein TD, Alvarez VE, Okaty BW, Dymecki SM, McKee AC.

引用：Acta Neuropathol. 2021 Aug;142(2):295-321. doi: 10.1007/s00401-021-02322-2. Epub 2021 May 21.

摘要：慢性創(chuàng)傷性腦病 (CTE) 是一種累進(jìn)性腦病，見于接觸性運(yùn)動運(yùn)動員、退伍軍人和其他暴露于重復(fù)頭部撞擊的人。白質(zhì)稀疏和軸突丟失已在 CTE 中報(bào)告，但尚未在分子或細(xì)胞水平上進(jìn)行表征。文章展示了來自 8 個(gè)經(jīng)神經(jīng)病理學(xué)證實(shí)的 CTE 和 8 個(gè)年齡和性別匹配的對照個(gè)體的死后背外側(cè)額葉白質(zhì)細(xì)胞核的 RNA 測序譜。使用無偏聚類方法分析這些概況，確定 18 個(gè)轉(zhuǎn)錄組學(xué)上不同的細(xì)胞群（簇），反映細(xì)胞類型和/或細(xì)胞狀態(tài)，其中一個(gè)子集顯示了 CTE 和對照組織之間的差異。應(yīng)用于與單核 RNA-seq 工作中使用的組織切片相鄰的組織切片的獨(dú)立原位方法產(chǎn)生類似的發(fā)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)少突膠質(zhì)細(xì)胞在 CTE 白質(zhì)樣本中受影響最嚴(yán)重；它們在數(shù)量上有所減少，并且在亞型群中的相對比例發(fā)生了變化。此外，富含 CTE 的少突膠質(zhì)細(xì)胞群顯示出更多與鐵代謝和細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本。CTE 組織在組織學(xué)上也表現(xiàn)出過量的鐵積累。在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，CTE 和對照樣品之間的總細(xì)胞數(shù)無法區(qū)分，但與對照相比，CTE 星形膠質(zhì)細(xì)胞組中與神經(jīng)炎癥相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本升高。這些結(jié)果證明 CTE 少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的特定分子和細(xì)胞差異，并表明白質(zhì)改變是 CTE 神經(jīng)變性的一個(gè)關(guān)鍵方面。

 

文章六：

文章題目：Opening up the Single-Cell Toolbox for Microbial Natural Products Research

中文題目：打開微生物天然產(chǎn)物研究的單細(xì)胞工具箱

影響因子：15.331

作者：Cahn JKB, Piel J.

引用：Angew Chem Int Ed Engl. 2021 Aug 16;60(34):18412-18428. doi: 10.1002/anie.201900532. Epub 2021 Mar 26.

摘要：產(chǎn)生天然產(chǎn)物的各種微生物代表了新療法、藥物先導(dǎo)和科學(xué)工具的重要來源。然而，絕大多數(shù)并沒有在無菌文化中生長，并且是復(fù)雜社區(qū)的成員。雖然宏基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等元組學(xué)方法揭示了這種“微生物暗物質(zhì)”的集體分子特征，但對單個(gè)微生物組成員的研究可能具有挑戰(zhàn)性。為了解決這些限制，在過去的十五年中開發(fā)了許多具有單一細(xì)菌分辨率的技術(shù)。雖然其中一些被微生物生態(tài)學(xué)家所接受，但對挖掘微生物以獲取天然產(chǎn)物感興趣的研究人員卻很少使用。在這篇綜述中，討論了用于靶向單細(xì)胞分析的可用和新興技術(shù)，特別關(guān)注在天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)和研究中的應(yīng)用。

 

文章七：

文章題目：Single-Cell Proteomics

中文題目：單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)

影響因子：13.8

作者：Vistain LF, Tay S.

引用：Trends Biochem Sci. 2021 Aug;46(8):661-672. doi: 10.1016/j.tibs.2021.01.013. Epub 2021 Feb 27.

摘要：無法對細(xì)胞的蛋白質(zhì)組進(jìn)行廣泛的、最小偏差的測量是理解基因表達(dá)如何轉(zhuǎn)化為細(xì)胞表型的主要瓶頸。與核酸測序不同，沒有主要的方法來進(jìn)行單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)測量。相反，方法通常側(cè)重于少量蛋白質(zhì)的絕對定量或高度多路復(fù)用的蛋白質(zhì)測量。微流體和輸出編碼的進(jìn)步導(dǎo)致這兩個(gè)方面的重大改進(jìn)。作者回顧了使數(shù)百種蛋白質(zhì)測量和超高靈敏度定量成為可能的最新進(jìn)展。重點(diǎn)介紹新興技術(shù)，例如單細(xì)胞質(zhì)譜法，它們可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞蛋白質(zhì)組的無偏見測量。

 

文章八：

文章題目：Single-Cell Analysis of the Pan-Cancer Immune Microenvironment and scTIME Portal

中文題目：泛癌免疫微環(huán)境和 scTIME 門戶的單細(xì)胞分析

影響因子：11.154

作者：Hong F, Meng Q, Zhang W, Zheng R, Li X, Cheng T, Hu D, Gao X.

引用：Cancer Immunol Res. 2021 Aug;9(8):939-951. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-20-1026. Epub 2021 Jun 11.

摘要：單細(xì)胞測序開啟了研究腫瘤免疫微環(huán)境（TIME）的新時(shí)代。然而，在單細(xì)胞分辨率下，缺乏解決 TIME 身份和多樣性的泛癌分析。本文首先建立了一個(gè)泛癌單細(xì)胞參考，具有精煉的亞細(xì)胞類型和識別新的細(xì)胞類型特異性轉(zhuǎn)錄因子。然后提出 TIME 共同特征的泛癌觀點(diǎn)，并在豐度、細(xì)胞狀態(tài)和細(xì)胞通訊等方面比較患者和腫瘤類型中每種免疫細(xì)胞類型的變化。發(fā)現(xiàn)功能失調(diào)的 T 細(xì)胞的豐度和細(xì)胞狀態(tài)變化最大，而調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞的豐度和細(xì)胞狀態(tài)相對穩(wěn)定。腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 (TAM) 的一個(gè)子集 PLTP + C1QC + TAM 可能通過細(xì)胞因子/趨化因子信號傳導(dǎo)調(diào)節(jié)功能失調(diào)的 T 細(xì)胞的豐度。TIMEs 的配體-受體通訊網(wǎng)絡(luò)具有腫瘤類型特異性，并由富含腫瘤的免疫細(xì)胞主導(dǎo)。我們還開發(fā)了具有 scTIME 特定分析模塊和統(tǒng)一細(xì)胞注釋的單細(xì)胞時(shí)間 (scTIME) 門戶 (http://scTIME.sklehabc.com)。除了使用精細(xì)細(xì)胞類型分類的免疫細(xì)胞組成和相關(guān)性分析外，該門戶還提供細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞類型特異性基因特征分析。單細(xì)胞泛癌分析和 scTIME 門戶將提供對 TIME 特征以及免疫療法的分子和細(xì)胞機(jī)制的更多見解。

 

文章九：

文章題目：Using single-nucleus RNA-sequencing to interrogate transcriptomic profiles of archived human pancreatic islets

中文題目：使用單核 RNA 測序來詢問存檔的人類胰島的轉(zhuǎn)錄組譜

影響因子：11.114

作者：Basile G, Kahraman S, Dirice E, Pan H, Dreyfuss JM, Kulkarni RN.

引用：Genome Med. 2021 Aug 10;13(1):128. doi: 10.1186/s13073-021-00941-8.

背景：人類胰島是代謝研究的中心焦點(diǎn)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)經(jīng)常用于使用單細(xì)胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 詢問培養(yǎng)的人類胰島細(xì)胞的變化。作者引入單核 RNA 測序 (snRNA-seq) 作為研究移植的人類胰島的替代方法。

方法：使用 Nuclei EZ 方案從新鮮和冷凍的人胰島細(xì)胞中獲得核制劑。這些準(zhǔn)備工作首先用于生成 snRNA-seq 數(shù)據(jù)集，并與從同一供體的細(xì)胞中獲得的 scRNA-seq 輸出進(jìn)行比較。最后，我們使用 snRNA-seq 來獲得移植在免疫缺陷動物中的存檔人類胰島的轉(zhuǎn)錄組譜。

結(jié)果：觀察到在應(yīng)用于新鮮和冷凍培養(yǎng)或移植的人類胰島樣本的 scRNA-seq 和 snRNA-seq 之間，在識別細(xì)胞類型和基因比例方面幾乎完全一致，以及全球和胰島細(xì)胞類型基因特征的強(qiáng)關(guān)聯(lián)。

結(jié)論：建議將 snRNA-seq 作為一種可靠的策略來探測新鮮收獲或冷凍的移植人胰島細(xì)胞來源的轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征，尤其是當(dāng) scRNA-seq 不理想時(shí)。

 

文章十：

文章題目：Current Methodological Challenges of Single-Cell and Single-Nucleus RNA-Sequencing in Glomerular Diseases

中文題目：當(dāng)前單細(xì)胞和單核 RNA 測序在腎小球疾病中的方法學(xué)挑戰(zhàn)

影響因子：10.122

作者：Deleersnijder D, Callemeyn J, Arijs I, Naesens M, Van Craenenbroeck AH, Lambrechts D, Sprangers B.

引用：J Am Soc Nephrol. 2021 Aug;32(8):1838-1852. doi: 10.1681/ASN.2021020157. Epub 2021 Jun 17.

摘要：單細(xì)胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 和單核 RNA-seq (snRNA-seq) 允許以單細(xì)胞分辨率對腎活檢標(biāo)本中的數(shù)千個(gè)細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析。這兩種方法都是揭示腎小球疾病潛在病理生理學(xué)的有前途的工具。本綜述概述了在設(shè)計(jì)專注于腎小球病的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)解決的技術(shù)挑戰(zhàn)。從用于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)的核心針活檢標(biāo)本中分離腎小球細(xì)胞仍然很困難，這取決于五個(gè)主要因素。首先，核心針活檢產(chǎn)生的組織材料很少，需要幾個(gè)樣本來識別腎小球細(xì)胞。其次，新鮮和冷凍組織樣本都可能產(chǎn)生腎小球細(xì)胞，盡管每個(gè)實(shí)驗(yàn)管道都有不同的優(yōu)勢。第三，在單細(xì)胞分析之前富集人體組織中的腎小球細(xì)胞具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)闆]有有效的標(biāo)準(zhǔn)化管道可用。第四，目前的溫細(xì)胞解離方案可能會損害腎小球細(xì)胞并誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄偽影，這可以通過使用冷解離技術(shù)以降低細(xì)胞解離效率為代價(jià)來最小化。最后，snRNA-seq 方法在分離腎小球細(xì)胞方面可能優(yōu)于 scRNA-seq；然而，snRNA-seq 對核心針活檢標(biāo)本的療效仍有待證明。單細(xì)胞組學(xué)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展，這些技術(shù)在多組學(xué)分析中的整合無疑將為腎小球疾病的復(fù)雜病理生理學(xué)帶來新的見解。

 

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