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單核細(xì)胞測序+空間轉(zhuǎn)錄組測序:揭示脊髓損傷后與運(yùn)動(dòng)能力恢復(fù)有關(guān)的特異性神經(jīng)元
本研究發(fā)現(xiàn)在9名慢性脊髓損傷患者的神經(jīng)康復(fù)期間,硬膜外電刺激(EES)可以恢復(fù)患者行走能力薪介,其機(jī)制涉及到人類在行走過程中腰脊髓中神經(jīng)元活動(dòng)的減少伟桅。研究者推測脊髓損傷可能影響了特異性神經(jīng)元亞群的活動(dòng)敞掘,這些亞群對脊髓損傷后的患者行走至關(guān)重要。為了識別這些特定神經(jīng)元楣铁,研究者對小鼠胚胎康復(fù)的技術(shù)和治療特征進(jìn)行了建模玖雁,聯(lián)合單核RNA測序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué),繪制小鼠脊髓的空間分辨的癱瘓恢復(fù)分子圖譜民褂。然后茄菊,使用細(xì)胞類型和空間優(yōu)先級來識別參與行走恢復(fù)的神經(jīng)元,發(fā)現(xiàn)了一群嵌套在中間板內(nèi)的興奮性中間神經(jīng)元赊堪,增加這些神經(jīng)元的活動(dòng)可以促進(jìn)腦康復(fù)后行走的恢復(fù)面殖。因此,本研究確定了一個(gè)恢復(fù)組織的神經(jīng)元亞群哭廉,對癱瘓后恢復(fù)行走至關(guān)重要脊僚。此外,本研究還建立使用分子制圖來識別神經(jīng)元,產(chǎn)生復(fù)雜行為的框架辽幌。
///? 02?
人類巨細(xì)胞病毒感染的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分子特征
人巨細(xì)胞病毒(HCMV)是一種流行的病原體的乙型皰疹病毒家族增淹,感染大多數(shù)人。HCMV可導(dǎo)致生產(chǎn)性或非生產(chǎn)性感染乌企,后者可能導(dǎo)致病毒潛伏期虑润。HCMV建立的潛伏感染,可導(dǎo)致疾病加酵,并且病毒再激活之后會(huì)一定程度導(dǎo)致死亡拳喻。廣泛的細(xì)胞類型可以被感染,但感染結(jié)果不同猪腕,有研究證明分化的細(xì)胞通常更容易被感染冗澈。
為了闡明決定感染結(jié)果的分子決定因素,研究者使用單細(xì)胞RNA測序(RNA-seq)探查了單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的HCMV感染進(jìn)展陋葡。他們發(fā)現(xiàn)亚亲,早期病毒基因表達(dá)水平,特別是那些編碼即時(shí)早期蛋白IE1和IE2的基因表達(dá)水平腐缤,是決定生產(chǎn)性感染的主要因素捌归。他們還揭示了內(nèi)在的,非誘導(dǎo)的柴梆,宿主細(xì)胞干擾素刺激的基因表達(dá)水平是感染結(jié)果的主要決定因素陨溅。內(nèi)源性干擾素刺激的基因表達(dá)隨著單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化而下調(diào)终惑,部分解釋了巨噬細(xì)胞對多產(chǎn)型HCMV感染的易感性增加绍在。此外,非生產(chǎn)性巨噬細(xì)胞可以重新激活雹有,使它們成為潛在的病毒儲存庫偿渡。
總的來說,研究者們破譯了HCMV感染結(jié)果背后的分子特征霸奕,并提出巨噬細(xì)胞是潛在的HCMV宿主溜宽。
///? 03
空間單細(xì)胞免疫圖譜揭示原發(fā)腦瘤和轉(zhuǎn)移性腦瘤微環(huán)境差異
腦癌是常見的惡性腫瘤之一,根據(jù)起源可分為大腦內(nèi)部原發(fā)瘤和其他腫瘤轉(zhuǎn)移性腫瘤质帅,腫瘤微環(huán)境是癌癥進(jìn)展的重要因素适揉,在腦腫瘤中由于其屏障作用其TME又與其他腫瘤不同,主要由功能多樣化的星形膠質(zhì)細(xì)胞和個(gè)體遺傳特異性的促瘤巨噬細(xì)胞占主導(dǎo)煤惩,單細(xì)胞測序技術(shù)雖然能夠深入描述TME嫉嘀,但其丟失了位置信息因此對于腫瘤微環(huán)境中細(xì)胞-細(xì)胞互作的研究并不充分,因此本文利用高度復(fù)用抗體panel和IMC空間蛋白組技術(shù)來從空間層面上描述大腦TME魄揉,該研究共采集了389張高維病理學(xué)圖像(139個(gè)膠質(zhì)瘤和46個(gè)BRM患者腫瘤)剪侮,獲得了1163362個(gè)細(xì)胞,基于降維聚類定義了16種免疫細(xì)胞群洛退,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示瓣俯,在組織的基質(zhì)區(qū)GFAP+星形膠質(zhì)細(xì)胞和CD68+巨噬細(xì)胞比例高杰标,基質(zhì)區(qū)的免疫微環(huán)境主要由小膠質(zhì)細(xì)胞和巨噬細(xì)胞組成,而淋巴細(xì)胞相對較少彩匕,進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)IDH突變與巨噬細(xì)胞的募集有關(guān)腔剂,為了驗(yàn)證單個(gè)細(xì)胞的通信模式,采用排列測試對細(xì)胞-細(xì)胞共定位進(jìn)行分析驼仪,發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性腦瘤的癌細(xì)胞更可能避開TME的大多數(shù)非癌譜系桶蝎,但整體異型細(xì)胞相互作用更強(qiáng),說明膠質(zhì)母細(xì)胞瘤與BRM與周圍腦實(shí)質(zhì)相互作用的方式是完全不相同的谅畅,為了解析腫瘤內(nèi)的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)登渣,發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤主要由CN3和CN4星形細(xì)胞富集,而轉(zhuǎn)移性腦瘤則由CN8腫瘤隔室富集毡泻,作者還發(fā)現(xiàn)了一群與長期生存相關(guān)的獨(dú)特的巨噬細(xì)胞富集鄰域(CN2胜茧,CN7,CN9)仇味。
總之呻顽,該文章表征了不同腦瘤的空間單細(xì)胞TME差異,揭示了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者存活相關(guān)的細(xì)胞鄰域丹墨,為腫瘤微環(huán)境研究提供了生物學(xué)見解廊遍。
///? 04?
單核轉(zhuǎn)錄組分析杏仁核跨物種的分子和細(xì)胞進(jìn)化
杏仁核在動(dòng)物的情緒效價(jià)、記憶編碼贩挣、進(jìn)食喉前、社會(huì)行為和行為狀態(tài)評估中起著關(guān)鍵作用。杏仁核的損傷或功能中斷與各種神經(jīng)疾病有關(guān)王财,特別是神經(jīng)精神障礙卵迂,如精神分裂癥、焦慮和雙相情感障礙绒净。對杏仁核的進(jìn)化研究有利于闡明情緒與情感的進(jìn)化起源见咒。由于杏仁核有多種胚胎起源,其初級杏仁核亞核和基本回路連接和功能在物種間是保守的挂疆,但在不同物種中其大小和復(fù)雜性依然存在差別改览,進(jìn)化在多大程度上改變了不同物種杏仁核的細(xì)胞類型和基因表達(dá)模式尚不清楚。
本文利用單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法構(gòu)建了人缤言、獼猴宝当、小鼠和雞的杏仁核單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜,鑒定了大量杏仁核亞核團(tuán)特異的神經(jīng)元類型墨闲,揭示了杏仁核在物種間的普遍進(jìn)化守恒今妄。CEA和IA在哺乳動(dòng)物中特別保守,甚至在雞中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)構(gòu)和細(xì)胞類型。BLA和COA/MEA在進(jìn)化過程中存在相對差異盾鳞。還發(fā)現(xiàn)了幾種靈長類和人類的顯性細(xì)胞類型犬性。在靈長類動(dòng)物中,LAMP5+中間神經(jīng)元更為豐富腾仅,在人類CEA和BLA中分別富集DRD2+抑制性神經(jīng)元和LAMP5+/ SATB2+興奮性神經(jīng)元乒裆。
總之本文揭示了杏仁核的跨物種保守性和差異并為將來在細(xì)胞亞型水平研究杏仁核的功能打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
///? 05
Kupffer細(xì)胞分泌IL-6促進(jìn)肝細(xì)胞去分化介導(dǎo)肝臟再生
組織再生過程中新生細(xì)胞除了可以來源于成體干細(xì)胞自我擴(kuò)增并分化之外推励,也可以來自于原先存在的已分化的細(xì)胞鹤耍,在肝臟的損傷再生過程中,已有研究表明验辞,成熟肝細(xì)胞的去分化過程是肝細(xì)胞重要來源之一稿黄。那是什么外源信號誘導(dǎo)了重編程的發(fā)生呢?
本研究利用單細(xì)胞測序的手段跌造,解析了健康的肝臟和損傷肝臟里的肝細(xì)胞不同亞群的表達(dá)譜杆怕,鑒定到損傷出現(xiàn)的Sox9+ LPLCs,而這群LPLCs的特征基因在肝胚胎發(fā)育過程中也是高度富集壳贪,說明在肝損傷修復(fù)過程中肝細(xì)胞去分化重新激活了胚胎發(fā)育時(shí)期的基因陵珍。進(jìn)一步偽時(shí)間分析和GSEA富集分析,研究人員發(fā)現(xiàn)正常肝細(xì)胞轉(zhuǎn)變到LPLCs過程中免疫信號通路高度激活违施,并且免疫信號通路的激活程度與重編程軌跡呈正相關(guān)互纯,預(yù)示著肝細(xì)胞的去分化有可能和免疫細(xì)胞相關(guān),因此研究人員進(jìn)行了肝臟不同種類的免疫細(xì)胞敲除試驗(yàn)磕蒲,發(fā)現(xiàn)敲除巨噬細(xì)胞能夠顯著抑制LPLCs的出現(xiàn)留潦,而敲除適應(yīng)性免疫細(xì)胞以及NK細(xì)胞和粒細(xì)胞對LPLCs出現(xiàn)無明顯作用。因此進(jìn)一步對肝損傷條件下的巨噬細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序亿卤,解析了其異質(zhì)性愤兵,并基于巨噬細(xì)胞譜系特異性敲除的動(dòng)物模型,發(fā)現(xiàn)KCs是LPLCs出現(xiàn)所必要的排吴,進(jìn)一步體內(nèi)過表達(dá)KCs特異分泌的因子試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IL-6可以在無損傷的肝臟內(nèi)誘導(dǎo)LPLCs出現(xiàn),具體機(jī)制是結(jié)合肝細(xì)胞IL6R/gp130受體懦鼠,其下游是通過STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)钻哩。進(jìn)一步通過ChIP-seq技術(shù)證明了STAT3能夠結(jié)合到重編程相關(guān)基因的位點(diǎn),這些位點(diǎn)是受Arid1a調(diào)控肛冶,該研究團(tuán)隊(duì)在2019年的Cell stem cell中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)Arid1a基因在肝細(xì)胞重編程中的調(diào)控作用街氢,該基因預(yù)先開放了成熟肝細(xì)胞中重編程相關(guān)基因的染色質(zhì)區(qū)域,然而在肝損傷過程中睦袖,具有同樣調(diào)控這些位點(diǎn)的H3K27ac修飾在胚胎發(fā)育中激活珊肃,而在LPLCs中并未激活,而STAT3這個(gè)在胚胎發(fā)育中沒有激活的基因在LPLCs中出現(xiàn)了激活,這說明了肝臟損傷下IL-6/STAT3信號是結(jié)合了損傷特異的增強(qiáng)子誘導(dǎo)了前體基因的表達(dá)伦乔。該研究揭示了肝臟損傷下巨噬細(xì)胞的炎癥信號通過損傷特異的轉(zhuǎn)錄調(diào)控模式誘導(dǎo)肝細(xì)胞去分化的機(jī)制厉亏,為探索誘導(dǎo)體內(nèi)重編程的因子,開發(fā)治療肝臟疾病相關(guān)藥物烈和,奠定了重要的理論基礎(chǔ)爱只。
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