五一已過浮庐，不知道大家五一玩的怎么樣甚负，當(dāng)然了，我也出去轉(zhuǎn)了轉(zhuǎn)审残，放一張圖片梭域，童年還是好啊~~~~
生活還要繼續(xù)，我們要繼續(xù)往前走搅轿，今天我們來看看單細(xì)胞空間聯(lián)合分析的另外一篇文獻(xiàn)A human embryonic limb cell atlas resolved in space and time病涨，作為公司的人，其實(shí)做了很多的分析項(xiàng)目璧坟，但是科研老師一般不愿意寫公司人員的名字既穆，非科研單位對(duì)文獻(xiàn)還是有很多的負(fù)面影響赎懦，所以說，讀博后悔三年幻工，不讀博后悔一輩子励两。
Abstract
人的肢體在受孕后第四周以間mesenchymal buds的形式出現(xiàn)，在隨后的幾個(gè)月中發(fā)育成完全形成的肢體囊颅。肢體發(fā)育由許多時(shí)間和空間限制的基因表達(dá)程序協(xié)調(diào)当悔，使表型的先天性改變很常見。幾十年的模式生物工作概述了脊椎動(dòng)物肢體發(fā)育的基本過程踢代，但尚未對(duì)人類這一過程進(jìn)行深入表征盲憎。在這里，使用單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)詳細(xì)介紹了人類胚胎肢體在空間和時(shí)間上的發(fā)育奸鬓。分析展示了細(xì)胞的廣泛多樣化焙畔，從有限數(shù)量的多能祖細(xì)胞發(fā)展到無數(shù)成熟細(xì)胞狀態(tài)，并確定了幾個(gè)新的細(xì)胞群串远，包括神經(jīng)周圍成纖維細(xì)胞和多種不同的間充質(zhì)狀態(tài)宏多。分析發(fā)現(xiàn)了人類肌肉發(fā)育的兩波浪潮，每一波都以不同的細(xì)胞狀態(tài)為特征澡罚，由不同的基因表達(dá)程序調(diào)節(jié)伸但。將肌肉蛋白 (MSC) 確定為維持肌肉干細(xì)胞特性的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄抑制因子，并通過在人胚胎成肌細(xì)胞中進(jìn)行 MSC 敲低來驗(yàn)證這一點(diǎn)留搔，這會(huì)導(dǎo)致晚期成肌基因的顯著上調(diào)更胖。在一系列孕齡范圍內(nèi)對(duì)肢體細(xì)胞類型進(jìn)行空間映射表明與短指和多指相關(guān)的基因之間存在明顯的解剖學(xué)分離，并揭示了進(jìn)展區(qū)的兩個(gè)轉(zhuǎn)錄和空間不同的群體隔显，我們稱之為“外部”和“過渡”層却妨。后者表現(xiàn)出與軟骨細(xì)胞譜系相似的轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征，但缺乏關(guān)鍵的軟骨形成轉(zhuǎn)錄因子 SOX5,6 和 9括眠。最后彪标，對(duì)小鼠胚胎肢體進(jìn)行 scRNA-seq，以促進(jìn)單細(xì)胞分辨率下的跨物種發(fā)育比較, 發(fā)現(xiàn)兩個(gè)物種之間的實(shí)質(zhì)同源性掷豺。
Introduction
人體limb buds在受孕后第 4 周（PCW4）結(jié)束時(shí)出現(xiàn)捞烟，并在孕早期發(fā)育形成手臂和腿。通過研究小鼠和小雞等模式生物当船，我們知道limb buds的發(fā)育以兩種主要成分的形式開始题画。多能頂葉側(cè)板中胚層 (LPM) 細(xì)胞凝聚到骨骼系統(tǒng)中，骨骼肌祖 (SkMP) 細(xì)胞從中胚層旁遷移到肢體區(qū)域德频，形成肌肉苍息。這些多能祖細(xì)胞被包裹在一層外胚層中，其中的一個(gè)subset（稱為頂端外胚層脊/AER）控制間充質(zhì)細(xì)胞增殖并通過成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子 (FGF) 信號(hào)傳導(dǎo)幫助建立肢體軸。隨著limb buds的伸長(zhǎng)档叔，這些 AER 信號(hào)不再擴(kuò)散到最近的間充質(zhì)細(xì)胞并開始分化桌粉。在人類頭三個(gè)月的剩余時(shí)間里，四肢繼續(xù)以近端-遠(yuǎn)端的方式成熟衙四，因此到 PCW8 時(shí)，莖足類患亿、zeugopod 和 autopod 的解剖結(jié)構(gòu)已經(jīng)牢固確立传蹈。這種成熟受到時(shí)間和空間限制的基因表達(dá)程序的復(fù)雜系統(tǒng)的嚴(yán)格控制。與任何復(fù)雜系統(tǒng)一樣步藕，即使是單個(gè)程序中的小擾動(dòng)也可能導(dǎo)致肢體結(jié)構(gòu)和功能的深刻變化惦界。事實(shí)上，大約每 500 人中就有 1 人出生時(shí)患有先天性肢體畸形
盡管模式生物提供了有關(guān)可轉(zhuǎn)化為人類發(fā)育和疾病的細(xì)胞命運(yùn)和形態(tài)發(fā)生的關(guān)鍵見解咙冗，但目前尚不清楚這些模型如何準(zhǔn)確地概括人類發(fā)展沾歪。 此外，在此類研究中缺乏互補(bǔ)的空間信息雾消，妨礙了綜合組織catalogue 的assemble灾搏，該catalogue提供了人類肢體在空間和時(shí)間上的發(fā)展的全局視圖。 值得注意的是立润，人類發(fā)育細(xì)胞圖譜最近將單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)等細(xì)胞圖譜技術(shù)應(yīng)用于幾種組織狂窑，為發(fā)育和疾病提供了新的見解。 因此桑腮，將這些技術(shù)應(yīng)用于人類胚胎和胎兒組織對(duì)于進(jìn)一步了解人類肢體的發(fā)育具有很大的前景泉哈。
在這項(xiàng)研究中，進(jìn)行了基于液滴的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序 (scRNA-seq) 和空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序破讨，以重建妊娠早期發(fā)育過程中人類后肢的綜合圖譜丛晦。 然后，對(duì)小鼠胚胎肢體進(jìn)行了 scRNA-seq提陶，以便在這種分辨率水平下比較跨物種的肢體發(fā)育過程烫沙。 研究結(jié)果以高分辨率和基因組廣度詳細(xì)描述了人體肢體在空間和時(shí)間上的發(fā)育，從 114,000 個(gè)捕獲的單細(xì)胞中識(shí)別出 55 種細(xì)胞類型搁骑，并在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行空間映射斧吐，以揭示肢體成熟的動(dòng)態(tài)過程 . 此外焙蹭，空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)可以深入了解新生和成熟肢體中的關(guān)鍵模式和形態(tài)發(fā)生途徑菊卷，重點(diǎn)是與肢體畸形相關(guān)的基因。
Results
Cellular heterogeneity of the developing limb in space and time
為了跟蹤發(fā)育中肢體中不同譜系的貢獻(xiàn)斩芭，分析收集了從 PCW5 到 PCW9 的單細(xì)胞胚胎肢體輪廓乏冀。 這個(gè)時(shí)間窗口涵蓋了肢體芽形成的早期階段以及肢體成熟的后期階段蝶糯。 總共分析了 114,047 個(gè)通過質(zhì)量控制過濾器的單細(xì)胞。 通過回歸去除細(xì)胞周期表達(dá)模塊并進(jìn)行批量校正后辆沦，確定了 55 種細(xì)胞類型和狀態(tài)昼捍。
這些細(xì)胞狀態(tài)中的 32 個(gè)源自 LPM 的細(xì)胞识虚。 它們包含參與軟骨、骨骼和其他結(jié)締組織成熟的間充質(zhì)妒茬、軟骨細(xì)胞担锤、成骨細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞狀態(tài)乍钻，這與先前對(duì)肢體細(xì)胞構(gòu)成的研究一致肛循。 除了這些 LPM 衍生的細(xì)胞外，另外八種狀態(tài)形成了完整的肌肉細(xì)胞譜系银择，它們作為 PAX3+ 祖細(xì)胞從體細(xì)胞遷移多糠。 這些繼續(xù)在肢體中分化形成肌祖細(xì)胞和肌管
其他非 LPM 細(xì)胞狀態(tài)包括四種原始和定形紅細(xì)胞、兩種類型的骨髓細(xì)胞浩考、三種類型的血管內(nèi)皮細(xì)胞和三種類型的神經(jīng)嵴衍生細(xì)胞夹孔。 最后，確定了三種上皮細(xì)胞狀態(tài)析孽，其中是肢芽遠(yuǎn)端邊緣的 AER 細(xì)胞搭伤，它們表達(dá) SP8 和 WNT6。 檢查不同胎齡中每種細(xì)胞狀態(tài)的相對(duì)豐度揭示了發(fā)育中肢體的細(xì)胞景觀如何隨時(shí)間變化绿淋。 在上述每個(gè)譜系中闷畸，出現(xiàn)了一種清晰的模式，即祖狀態(tài)主要從 PCW5 和 6 中分離出來吞滞，此后出現(xiàn)更多分化的細(xì)胞狀態(tài)佑菩。
為了進(jìn)一步剖析具有空間背景的細(xì)胞異質(zhì)性，并以模型生物中建立的肢體模式原理為基礎(chǔ)裁赠，對(duì)來自 PCW5 和 PCW8 的肢體樣本進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)實(shí)驗(yàn)殿漠。使用 10X Genomics Visium 芯片，能夠生成轉(zhuǎn)錄組圖譜佩捞，每個(gè)spot平均捕獲 1,000 到 5,000 個(gè)基因绞幌。然后，應(yīng)用 cell2location 將細(xì)胞狀態(tài)標(biāo)簽從單細(xì)胞圖譜轉(zhuǎn)移到去卷積 Visium spot一忱。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生的 Visium 載玻片的細(xì)胞組成圖將組織切片劃分為不同的組織學(xué)區(qū)域莲蜘。有趣的是，在 PCW5.6 樣本中帘营，觀察到清晰的祖細(xì)胞類型區(qū)域分離票渠，將進(jìn)展區(qū)分為兩層，將其命名為“外部”和“過渡”進(jìn)展區(qū)芬迄。外部進(jìn)展區(qū)細(xì)胞 (PZC) 位于肢芽的遠(yuǎn)端外圍问顷。包裹在其中的是過渡 PZC 以及發(fā)育中的自足動(dòng)物的表達(dá) SOX9 的成軟骨細(xì)胞。這種新穎的空間差異伴隨著細(xì)微的轉(zhuǎn)錄組差異，外部進(jìn)展區(qū)特異性地表達(dá)了一些與數(shù)字模式有關(guān)的基因杜窄，包括 LHX2 和 TFAP2B肠骆。后者的突變導(dǎo)致 Char 綜合征，其特征是軸后多指畸形塞耕。過渡進(jìn)展區(qū)特異性地表達(dá) IRX1蚀腿，這是一個(gè)數(shù)字形成中的關(guān)鍵基因，它建立了軟骨組織和非軟骨組織之間的界限扫外。通過在外部和過渡 PZC 之間進(jìn)行差異表達(dá)測(cè)試唯咬，能夠表征定義每個(gè)群體的基因模塊。然后畏浆，計(jì)算了其他主要譜系中每個(gè)模塊的表達(dá)評(píng)分，揭示了過渡 PZC 模塊在軟骨細(xì)胞譜系中上調(diào)狞贱，在任何其他譜系中沒有其他任何模塊的明顯上調(diào)刻获。這表明這些細(xì)胞可能是未分化進(jìn)展區(qū)細(xì)胞和定型成軟骨細(xì)胞之間的過渡狀態(tài)。事實(shí)上瞎嬉，定義過渡進(jìn)展區(qū)的基因在很大程度上與骨骼系統(tǒng)發(fā)育有關(guān)蝎毡。
In addition to the PZC, prehypertrophic chondrocytes (PHC) expressing India Hedgehog (IHH) localised to the mid-diaphysis of the forming tibia and the metatarsals.在樣本的近端極限處，觀察到表達(dá) MEIS2 的近端間充質(zhì)細(xì)胞 (PrMes) 和 CITED-1+ 間充質(zhì)細(xì)胞 (Mes2)氧枣，與肢體發(fā)育的早期階段一致沐兵。
作者還開發(fā)了一個(gè)圖片對(duì)齊的方法，用來觀察同一結(jié)構(gòu)不同時(shí)間段的變化便监。分析發(fā)現(xiàn)扎谎，具有相關(guān)（但不相同）轉(zhuǎn)錄組譜的細(xì)胞狀態(tài)不一定占據(jù)相同的位置，能夠根據(jù) Visium 和 scRNAseq 數(shù)據(jù)的 cell2location 反卷積分析對(duì)其進(jìn)行量化烧董。這表明在成纖維細(xì)胞譜系中毁靶，三個(gè)簇與表達(dá) KRT15 的基底細(xì)胞和表達(dá) SFN 的周皮細(xì)胞位于同一位置，表明在真皮譜系中的作用并促使它們被注釋為真皮成纖維細(xì)胞 (DermFiB) 及其前體逊移。 另一個(gè)表達(dá) ADH1B (ADH+FiB) 的成纖維細(xì)胞簇與肌肉細(xì)胞共定位预吆，在真皮區(qū)域沒有發(fā)現(xiàn)等效的population。
總體而言胳泉，這些發(fā)現(xiàn)為了解包括肌肉拐叉、肌腱、骨骼和基質(zhì)譜系在內(nèi)的細(xì)胞隔間內(nèi)的細(xì)微轉(zhuǎn)錄組差異提供了新的見解扇商。 這種綜合分析是一個(gè)例子凤瘦，說明空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法如何提高我們對(duì)組織結(jié)構(gòu)的理解，并在整個(gè)肢體等解剖結(jié)構(gòu)的發(fā)育動(dòng)力學(xué)背景下定位細(xì)胞狀態(tài)本身钳吟。
Patterning, morphogenesis and developmental disorders in the limb
空間圖譜為穩(wěn)態(tài)條件下的基因表達(dá)提供了有價(jià)值的參考廷粒，用于與胚胎發(fā)育過程中表型可能開始滲透的遺傳變異進(jìn)行比較。
Regulation of cell fate decisions of mesenchymal-derived lineages
inferred cell-fate trajectories in the 32 mesenchyme-associated states by combining diffusion maps, partition-based graph abstraction (PAGA) and force-directed graph (FDG)。使用 SCENIC 包將其與轉(zhuǎn)錄因子 (TF) 網(wǎng)絡(luò)推斷相結(jié)合坝茎，以識(shí)別與每個(gè)譜系的進(jìn)展相關(guān)的活動(dòng) TF 網(wǎng)絡(luò)的不同模塊涤姊。
Regulation of embryonic and fetal myogenesis
Spatially resolved microenvironments exhibit distinct patterns of cell-cell communication
為了研究細(xì)胞類型之間的通訊，利用 CellphoneDB python 包來識(shí)別發(fā)育中肢體中細(xì)胞類型的階段特異性配體-受體相互作用嗤放。 然后對(duì)該輸出進(jìn)行過濾思喊，以揭示組織學(xué)水平上位于同一位置的細(xì)胞群之間的信號(hào)通路，使用 cell2location 因子分析以無偏見的方式確定次酌。
關(guān)注一下方法：
軌跡分析
空間通訊
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