RNA速度詳細(xì)顯示了神經(jīng)元和其他的細(xì)胞如何在大腦發(fā)育和成熟時獲得它們的特定功能牡直。我們特別興奮的是肺然，這種新方法有望協(xié)助揭示出大腦通常如何發(fā)育，同時也為破解人類大腦發(fā)育障礙（比如精神分裂癥和自閉癥）中發(fā)生的問題提供線索惋鸥。
---卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院分子系統(tǒng)生物學(xué)教授Sten Linnarsson
RNA豐度是單個細(xì)胞狀態(tài)的有力指標(biāo)。單細(xì)胞RNA測序可以定量悍缠、準(zhǔn)確卦绣、靈敏、高通量地揭示RNA豐度飞蚓。然而滤港，這種方法只能在某個時間點捕獲靜態(tài)快照，這對分析胚胎發(fā)生或組織再生等隨時間變化的現(xiàn)象提出了挑戰(zhàn)趴拧。在這里溅漾，我們證明了RNA的速率——基因表達(dá)狀態(tài)的時間導(dǎo)數(shù)——可以通過區(qū)分普通單細(xì)胞RNA測序中未剪接和剪接的mrna來直接估計。RNA速率是一種高維的載體著榴，可以在數(shù)小時的時間尺度上預(yù)測單個細(xì)胞的未來狀態(tài)添履。我們在神經(jīng)嵴譜系中驗證了它的準(zhǔn)確性，展示了它在多個已發(fā)表的數(shù)據(jù)集和技術(shù)平臺上的應(yīng)用脑又，揭示了發(fā)育中的小鼠海馬的分支譜系樹暮胧，并檢測了人類胚胎大腦中的轉(zhuǎn)錄動力學(xué)。我們期待RNA速度將極大地幫助分析發(fā)育譜系和細(xì)胞動力學(xué)问麸，特別是在人類往衷。
在發(fā)育過程中，分化發(fā)生在數(shù)小時至數(shù)天的時間尺度上严卖，這與典型的mRNA半衰期相當(dāng)席舍。初生(未剪接的)和成熟(剪接的)mRNA的相對豐度可以用來估計基因剪接和降解的速率，而不需要進(jìn)行代謝標(biāo)記哮笆，如 bulk顯示的那樣来颤。我們推斷在單細(xì)胞RNA測序(RNA-seq)數(shù)據(jù)中可以檢測到類似的信號汰扭，并可以揭示動態(tài)過程中整個轉(zhuǎn)錄組的變化速率和方向。
所有常見的單細(xì)胞RNA-seq協(xié)議都依賴于 oligo-dT 引物來富集聚腺苷酸化的mRNA分子脚曾，檢測基于SMART-seq2的單細(xì)胞RNA-seq數(shù)據(jù)集C1, inDrop和1 10x Genomics Chromium protocols东且，我們發(fā)現(xiàn)15-25%的reads包含未剪接的內(nèi)含子序列。單細(xì)胞水平(~20%) 與bulk4中先前的觀測結(jié)果一致（14.6%)本讥。大多數(shù)這樣的讀數(shù)來自于內(nèi)含子區(qū)域內(nèi)的二次啟動位置基因組鉻文庫珊泳，我們還發(fā)現(xiàn)了大量不一致的啟動從更常見的內(nèi)孔- polyt序列，這可能是在PCR擴增過程中拷沸，通過對第一鏈cDNA引物產(chǎn)生的色查。
為了量化前體的abun- dance與成熟mRNA之間的時間依賴關(guān)系，我們假設(shè)了一個簡單的轉(zhuǎn)錄動力學(xué)模型撞芍，其中剪接mRNA豐度(RNA速度)的一階導(dǎo)數(shù)由未剪接mRNA產(chǎn)生的剪接mRNA與mRNA降解的平衡決定秧了。在動態(tài)過程中，轉(zhuǎn)錄速率的增加導(dǎo)致unspliced mRNA的快速增加,其次是增加subse——quent拼接mRNA序无，直到達(dá)到一個新的穩(wěn)定狀態(tài)验毡。
a 剪接計數(shù)和未剪接計數(shù)是通過包含內(nèi)含子序列的單獨計數(shù)讀數(shù)來估計的。對于基于唯一分子標(biāo)識符(UMI)的協(xié)議帝嗡，與給定分子相關(guān)的多次讀取被分組(帶有星號的方框)晶通。餅狀圖顯示了未拼接分子的典型部分。
b 轉(zhuǎn)錄模式的動態(tài),捕捉轉(zhuǎn)錄(α),拼接(β)和降解率(γ)參與生產(chǎn)unspliced (u)和拼接(s) mRNA的產(chǎn)物哟玷。
c 模型的解決方案b作為時間的函數(shù),顯示unspliced和拼接動力學(xué)反應(yīng)步驟中α的變化狮辽。
d ，相圖顯示與c相同的解(固體曲線)巢寡。穩(wěn)定狀態(tài)不同的轉(zhuǎn)錄率α值落在坡的對角線γ(虛線)喉脖。未剪接的mRNA水平高于或低于這個比例表示增加(紅色底紋)或分別減少(藍(lán)色底紋)基因的表達(dá)。24小時內(nèi)小鼠肝臟中環(huán)狀rna相關(guān)基因的剪接(s)和非剪接(u) mrna的豐度抑月。未剪接的mRNA可預(yù)測下一次剪接的時間點树叽。
f，g 觀察到一對環(huán)狀驅(qū)動基因的相位圖:Fgf1 (f)和Cbs（g）谦絮。每個點的晝夜節(jié)律時間用時鐘符號表示(與e中的對應(yīng))菱皆。沖對角線顯示了穩(wěn)定的關(guān)系,為預(yù)測的γ
h，表達(dá)狀態(tài)在未來時間t的變化挨稿，如模型預(yù)測的那樣，顯示在前兩個主要成分(PCs)的空間中京痢，概括了沿著晝夜節(jié)律周期的進(jìn)展奶甘。每個圓圈顯示觀察到的表達(dá)式狀態(tài)，箭頭指向未來狀態(tài)的位置祭椰，從速度估計中推斷出來臭家。
原理優(yōu)點復(fù)雜疲陕，用法很簡單，安裝完之后（velocyto.py||install）
按照官網(wǎng)示例教程一步一步走下去就好了钉赁。
提供了R語言版的和Python版的，可以根據(jù)自己的喜好來安裝使用。
Usage: velocyto [OPTIONS] COMMAND [ARGS]...
Options:
--version Show the version and exit.
--help Show this message and exit.
Commands:
run Runs the velocity analysis outputting a loom file
run10x Runs the velocity analysis for a Chromium Sample
run-dropest Runs the velocity analysis on DropEst preprocessed data
run-smartseq2 Runs the velocity analysis on SmartSeq2 data (independent bam file per cell)
tools helper tools for velocyto
velocyto
velocyto-notebooks
RNA velocity of single cells
velocyto.py||install
RNA velocity | RNA速率
Nature：測量RNA速度可預(yù)測單個細(xì)胞的未來狀態(tài)和最終命運
What happens to the mRNA after it has completed its job at the ribosome and the protein has been released?
Database for mRNA Half-Life of 19 977 Genes Obtained by DNA Microarray Analysis of Pluripotent and Differentiating Mouse Embryonic Stem Cells
Messenger RNA Half-Life Measurements in Mammalian Cells
