芯周刊·第7期 | 空間轉(zhuǎn)錄組解析新冠后遺癥中肺部組織病變的時空表達(dá)譜

01

非人靈長類動物單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和調(diào)控組參考圖譜繪制完成

非人靈長類動物在遺傳熄守、器官結(jié)構(gòu)弊仪、生理功能跳芳、病理反應(yīng)和生化代謝等諸多方面都表現(xiàn)出與人類相似的特征膀钠,其中食蟹猴已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)研究中最常用的非靈長類動物模型掏湾,評估這些非靈長類動物模型和人類的異質(zhì)性,能夠為深入理解人類生命活動相關(guān)的生理功能肿嘲、藥物反應(yīng)融击、疾病防治等提供重要理論依據(jù)。

近日南京大學(xué)生科院陳迪俊/孫洋團隊聯(lián)合浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬兒童醫(yī)院謝詒誠團隊構(gòu)建了食蟹猴多器官的單細(xì)胞多組學(xué)參考圖譜雳窟,包括食蟹猴的16個器官(心尊浪、肝、脾封救、肺拇涤、腎、胃誉结、結(jié)腸鹅士、肌肉、氣管搓彻、主動脈如绸、脂肪、膀胱旭贬、舌頭怔接、乳腺、子宮和睪丸)約25萬細(xì)胞稀轨,進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序(scRNA-seq)和單細(xì)胞染色質(zhì)開放性測序(scATAC-seq)扼脐,鑒定了新的細(xì)胞類型,挖掘了不同器官中基因表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)控因子,分析了不同細(xì)胞分化和互作規(guī)律瓦侮,人艰赞、食蟹猴和小鼠三個物種比較分析發(fā)現(xiàn)食蟹猴和人在對應(yīng)的器官中都具有極高的細(xì)胞組成和細(xì)胞互作相似性,并且都具有豐富的免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞類型肚吏,是研究復(fù)雜疾病的理想模型方妖。這些研究成果還提供了基于scRNA-seq數(shù)據(jù)探索marker基因表達(dá)的交互式網(wǎng)站。(https://biobigdata.nju.edu.cn/MonkeyAtlas/)


02

重磅綜述罚攀,你想了解的空間組學(xué)研究方法一網(wǎng)打盡

空間組學(xué)方法揭示生命復(fù)雜性更多細(xì)節(jié)党觅。最近,空間組學(xué)方法的多樣性和能力出現(xiàn)了爆炸式的發(fā)展斋泄,包括現(xiàn)在可以量化轉(zhuǎn)錄組或蛋白質(zhì)組的各種技術(shù)杯瞻,并在不同組織中繪制跨范圍的基因組組織。隨著這些方法的成熟炫掐,諸如規(guī)模魁莉、分辨率、靈敏度募胃、多路復(fù)用和不同樣本適用性等主要限制開始得到解決旗唁。最新的空間方法在一系列生物學(xué)相關(guān)的長度尺度上提供轉(zhuǎn)錄組或蛋白質(zhì)組范圍的信息。為了實現(xiàn)無偏見痹束、數(shù)據(jù)驅(qū)動的探索性原位細(xì)胞表型逆皮,空間技術(shù)有望通過放大鏡觀察組織和細(xì)胞的分子和空間結(jié)構(gòu),進(jìn)一步轉(zhuǎn)變我們對生命復(fù)雜性的認(rèn)識参袱。

本文概述了原位空間基因組电谣、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組技術(shù)的發(fā)展前景,舉例說明了它們對細(xì)胞生物學(xué)研究的影響抹蚀。

03

GeoMx DSP空間轉(zhuǎn)錄組解析新冠后遺癥中肺部組織病變的時空表達(dá)譜

目前新的新冠抗病毒藥物剿牺、疫苗接種和改進(jìn)的重癥監(jiān)護策略極大程度降低了新冠引發(fā)的急性死亡比率,但大約40%的COVID-19幸存者仍然會出現(xiàn)急性后遺癥(PASC)环壤,PASC是一種的多器官系統(tǒng)疾病晒来,其中呼吸系統(tǒng)的后遺癥最為突出,如肺纖維化郑现、獲得性肺炎湃崩。目前新冠研究的樣本多為尸檢樣本,很難闡釋PASC肺部病變過程中的表達(dá)譜變化和發(fā)展機制接箫。

該研究利用小鼠模型基于DSP空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)對新冠感染后不同時期小鼠的肺部后遺癥進(jìn)行深入剖析攒读,重點放在肺泡II型(AT2)細(xì)胞和末端支氣管分泌細(xì)胞上,發(fā)現(xiàn)在2dpi時期辛友,兩個區(qū)域均表現(xiàn)出急性炎癥基因的上調(diào)薄扁,這一現(xiàn)象和人類感染一致,但這兩個區(qū)域的IFN刺激基因(ISG)表達(dá)模式呈現(xiàn)差異,DSP空間全轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)深入分析發(fā)現(xiàn)兩個區(qū)域在基因表達(dá)和通路上存在廣泛的空間異質(zhì)性邓梅,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)感染的支氣管上皮細(xì)胞呈現(xiàn)凋亡途徑激活脱盲,而肺泡區(qū)則主要表現(xiàn)為感染的特點,在感染后恢復(fù)中日缨,支氣管恢復(fù)快速完全钱反,而肺泡區(qū)恢復(fù)緩慢且不完全。

該研究解析了新冠急性后遺癥(PASC)肺部損傷在不同組織空間區(qū)域和不同時期的基因表達(dá)特征和通路變化匣距,并提出治療COVID-19存活患者PASC的重要思路和潛在方案诈铛。

04

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組揭示甲狀腺相關(guān)眼病眼眶組織單細(xì)胞水平免疫微環(huán)境

甲狀腺相關(guān)性眼病(TAO)是甲狀腺疾病最常見的甲狀腺外表現(xiàn)之一墨礁,以眼球后及眶周組織的浸潤性病變?yōu)樘卣鞯钠鞴偬禺愖陨砻庖咝约膊。捎诎l(fā)病機制不明耳峦,TAO的治療仍面臨挑戰(zhàn)恩静。

本文利用單細(xì)胞RNA測序,對接受眶減壓手術(shù)的TAO患者與接受眼瞼整形術(shù)的正常對照的眼眶結(jié)締組織進(jìn)行單細(xì)胞水平的轉(zhuǎn)錄組分析蹲坷。發(fā)現(xiàn)一群高度表達(dá)成脂相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子驶乾,同時還高度表達(dá)趨化因子和炎性細(xì)胞因子的成脂纖維細(xì)胞(LPF)在TAO病人中增多,表明這群細(xì)胞高度參與了TAO的發(fā)病過程循签,另外還發(fā)現(xiàn)具有Ⅰ型巨噬細(xì)胞的炎癥分泌功能级乐,同時還高表達(dá)脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白CD36脂肪組織巨噬細(xì)胞 (ATM) 可能也參與了TAO眼眶脂肪組織的炎癥反應(yīng)及增生。

本文通過細(xì)胞亞群县匠、差異基因分析风科、細(xì)胞間相互作用分析等,在單細(xì)胞層面繪制了TAO的眼眶結(jié)締組織免疫微環(huán)境圖譜乞旦。

05

錢斌治團隊匯總單細(xì)胞多組學(xué)分辨率的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的多樣性

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腫瘤中最豐富的免疫細(xì)胞類型之一贼穆,近年來基于單細(xì)胞多組學(xué)的發(fā)展,人們對于TAM的異質(zhì)性研究也越來越多兰粉,逐漸發(fā)現(xiàn)TAM參與腫瘤生長故痊、浸潤、胞外基質(zhì)的重塑玖姑,與內(nèi)皮愕秫、間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞存在互作,進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的進(jìn)展焰络、轉(zhuǎn)移以及免疫耐受戴甩,日益成為重要的免疫治療靶點。目前研究中主要采用特征基因?qū)奘杉?xì)胞亞群進(jìn)行命名闪彼,這導(dǎo)致了亞群認(rèn)定的混亂和后續(xù)研究的不便等恐。

復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院錢斌治教授團隊基于長期在腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞領(lǐng)域的積累,回顧了近年癌癥領(lǐng)域相關(guān)研究,總結(jié)了TAM在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組(scRNA-seq)中的多樣性课蔬,將TAM歸納為7個基礎(chǔ)功能相關(guān)的分子分型囱稽。同時在單細(xì)胞表型(CITE-seq)、代謝二跋、表觀組(scATAC-seq战惊,scCHIP-seq,空間CUT&Tag)中定義了TAM亞群的功能扎即、通路吞获、表觀多樣性。

結(jié)合現(xiàn)階段的空間組學(xué)技術(shù)(ST谚鄙,Stereo-seq各拷,DSiT-seq)揭示了TAMs亞群在腫瘤和癌旁的不同區(qū)域中存在差異性分布,且與其在腫瘤中的作用和患者生存存在強相關(guān)性闷营。文章還提出了基于單細(xì)胞多組學(xué)的TAMs多樣性共識模型和統(tǒng)一命名的建議烤黍,并對未來相關(guān)研究進(jìn)行了展望。

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