通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序剖析人類胎兒消化道發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)
利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組揭示人類胚胎腸道發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)的基因動(dòng)態(tài)表達(dá)變化情況芯咧。鏈接是Autophagy DOI:https://doi.org/10.1080/15548627.2019.1656956.文章標(biāo)題：Dissecting dynamic expression of autophagy-related genes during human fetal digestive tract development via single-cell RNA sequencing怔软。
摘要
巨自噬/自噬已被證明在胚胎發(fā)育中起著至關(guān)重要作用厕妖。但是，自噬在人類胎兒消化道發(fā)育中的作用尚未有研究報(bào)道啤月。本研究，使用超過(guò)5000個(gè)從6周到25周不等的人類胚胎消化道細(xì)胞，從單細(xì)胞水平探索了自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)阱冶，并發(fā)現(xiàn)自噬相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄活性顯著增強(qiáng)。特別是在早期階段(6 - 9周)滥嘴， 有趣的是木蹬，第9周的小腸細(xì)胞顯示出自噬相關(guān)基因的富集程度高于其他任何階段。綜上所述若皱，我們的研究結(jié)果首次揭示了自噬可能在人類胚胎早期的消化道發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用镊叁，尤其是對(duì)小腸而言。
引言
胃腸道(GI)走触，又稱消化道晦譬，是人類和動(dòng)物體內(nèi)的一個(gè)器官系統(tǒng)，它吸收食物互广，消化食物以提取和吸收能量和營(yíng)養(yǎng)敛腌，并將剩余的廢物作為糞便排出體外。食道惫皱，胃像樊，小腸和大腸是胃腸道的一部分÷梅螅考慮到其在攝入基本營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物中的關(guān)鍵作用生棍，以及胃腸道癌癥占癌癥相關(guān)死亡率的30%以上的事實(shí)，因此迫切需要對(duì)胃腸道器官系統(tǒng)進(jìn)行全面研究媳谁。自噬在人類健康和疾病中起著至關(guān)重要的作用涂滴，它調(diào)節(jié)組織發(fā)育、細(xì)胞分化和穩(wěn)態(tài)等生物學(xué)過(guò)程晴音。最近的研究表明柔纵，自噬在胃腸道生長(zhǎng)和擴(kuò)張中發(fā)揮重要作用，并且可能成為胃腸道惡性腫瘤新的治療靶點(diǎn)锤躁。然而首量，在人類胎兒胃腸道發(fā)育過(guò)程中自噬的動(dòng)態(tài)變化從未在單細(xì)胞水平上進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)的研究。因此，我們通過(guò)單細(xì)胞基因表達(dá)分析全面檢查了人類胚胎消化道發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)加缘，為揭示自噬與人類胎兒消化道發(fā)育的關(guān)系提供了一個(gè)新的視角鸭叙。
結(jié)果
人類胎兒小腸發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)
根據(jù)從15個(gè)6到25周的人類胚胎消化道中獲得5290個(gè)單細(xì)胞進(jìn)行測(cè)序，我們?nèi)鏅z查了從人類自噬數(shù)據(jù)庫(kù)拣宏，和人類自噬調(diào)節(jié)劑中檢索到的1,411個(gè)人類自噬相關(guān)基因的表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)沈贝，是伴隨著人類胎兒消化道發(fā)育過(guò)程中的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。為了確定這1411個(gè)自噬相關(guān)基因的準(zhǔn)確性勋乾，我們通過(guò)使用以下標(biāo)準(zhǔn)人工查閱相應(yīng)的文獻(xiàn)來(lái)檢查這些基因：(1)自噬相關(guān)基因至少在四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的一個(gè)有實(shí)驗(yàn)證據(jù);(2)自噬關(guān)系明確的文獻(xiàn)支持(詳見(jiàn)表S1)宋下。我們的結(jié)果表明，自噬相關(guān)基因傾向于在早期（6–9周）階段富集辑莫，據(jù)報(bào)道学歧，這些基因比晚期（11–25周）階段更具增殖特性和原始性。更重要的是各吨，在人類胎兒消化道發(fā)育過(guò)程中枝笨，自噬相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄活性從6周到9周逐漸增強(qiáng)（圖1A）。此外揭蜒，我們對(duì)從四個(gè)數(shù)據(jù)框中至少兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的613個(gè)自噬相關(guān)基因進(jìn)行了相同的分析（表S2中的詳細(xì)信息）横浑，并獲得了一致的結(jié)果（圖S1A）。
接下來(lái)屉更，我們關(guān)注每個(gè)細(xì)胞中自噬相關(guān)基因的表達(dá)水平徙融。結(jié)合先前的t分布隨機(jī)鄰居嵌入（t-SNE）分析結(jié)果，如圖1B瑰谜，C所示欺冀，15組中有81.4%的細(xì)胞自噬相關(guān)基因高表達(dá)(中位TPM>1)。有趣的是萨脑，有趣的是隐轩，在人類胎兒小腸發(fā)育的第9周，幾乎所有細(xì)胞（87個(gè)細(xì)胞中的86個(gè)）都表達(dá)了人類四個(gè)胎兒消化道器官所有階段的大部分自噬相關(guān)基因（圖1A砚哗， S1B和S1C）龙助，聚集在第15組中砰奕。為了更好地研究人類胎兒小腸的發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)蛛芥，我們對(duì)6周至9周的相鄰階段的基因進(jìn)行了差異表達(dá)分析【總共有933個(gè)與自噬相關(guān)的基因在相鄰的階段之間顯示出顯著的變化仅淑。隨后，對(duì)這些基因進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的層次聚類胸哥，形成5個(gè)聚類（圖1D和圖S1D）涯竟。如圖1D所示，近一半的自噬相關(guān)基因（簇3和簇4）的表達(dá)升高，而另一半（簇2和簇5）的表達(dá)卻在增加之前下降了庐船，這表明不同的自噬相關(guān)基因在人類胎兒小腸發(fā)育的早期階段（6-9周）的功能各各不相同银酬。
臨床意義
自噬是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定所必需的，并且參與器官發(fā)育的調(diào)節(jié)筐钟。雖然揩瞪，人類胎兒消化道發(fā)育的潛在機(jī)制尚未被揭示。通過(guò)對(duì)單細(xì)胞RNA測(cè)序數(shù)據(jù)的全面的生物信息學(xué)分析篓冲，我們首次揭示了人類胎兒消化道發(fā)育過(guò)程中自噬相關(guān)基因的動(dòng)態(tài)表達(dá)李破。綜上所述，我們的研究有助于進(jìn)一步闡明自噬與人類胎兒消化道發(fā)育之間的復(fù)雜機(jī)制壹将。
