今天分享的是2020年10月發(fā)表在nature communications（IF=12.121）上發(fā)表的Single-cell transcriptomics identifies divergent developmental lineage trajectories during human pituitary development
單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)鑒定人類垂體發(fā)育過(guò)程中的不同發(fā)育譜系軌跡。
單細(xì)胞測(cè)序與胚胎發(fā)育研究的結(jié)合由來(lái)已久，自2009年湯富酬老師在博士后期間發(fā)表了世界上第一篇單細(xì)胞mRNA測(cè)序的文章mRNA-Seq whole-transcriptome analysis of a single cell之后嘶是，單細(xì)胞測(cè)序結(jié)合人類胚胎發(fā)育的研究的領(lǐng)域越走越廣闊梨州。今天分享的這篇文章，也這是這一方向诞吱，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)鑒定人類垂體發(fā)育過(guò)程中的不同發(fā)育譜系軌跡剂陡。從題目來(lái)看，作者從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的角度狐胎，研究了人類垂體發(fā)育過(guò)程中的不同“譜系”軌跡鸭栖，結(jié)合了目前最熱門的scRNA分析技術(shù)，其中涉及到的值得我們學(xué)習(xí)
結(jié)果
一握巢、人類垂體發(fā)育的ScRNA-seq分析
????作者從受精后7到25周（21位女性和10位男性）的21位人類胎兒獲得了垂體晕鹊，并對(duì)總共5181個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了改良的STRT-seq方法，過(guò)濾后保留了4113個(gè)高質(zhì)量細(xì)胞。并鑒定了九個(gè)垂體前葉內(nèi)分泌細(xì)胞簇溅话，包括干細(xì)胞（Stem）晓锻，循環(huán)細(xì)胞（CC），促腎上腺皮質(zhì)激素飞几，PIT-1系祖細(xì)胞（Pro.PIT1）砚哆，促生長(zhǎng)素，促泌乳素屑墨，促甲狀腺激素躁锁，促性腺激素（Pre。 Gonado）和促性腺激素卵史，包含2,388個(gè)細(xì)胞战转。
????????接著，作者分析了內(nèi)分泌細(xì)胞分化的時(shí)機(jī)以躯。結(jié)果表明槐秧，促腎上腺皮質(zhì)激素細(xì)胞在我們分析的最早時(shí)間點(diǎn)7周開始出現(xiàn)。緊接著是生長(zhǎng)激素和促性腺激素細(xì)胞忧设，分別在第8周和第10周和第16周出現(xiàn)了促甲狀腺素和泌乳素細(xì)胞刁标。【測(cè)時(shí)間序列的好處【有錢的優(yōu)勢(shì)_(:з」∠)_
二址晕、垂體干細(xì)胞的表征
????接下來(lái)命雀，作者鑒定了包括SOX2，PROP1斩箫，LHX3吏砂，HES1，ZFP36L1乘客，ANXA1狐血，NFIB，ZNF521和NR2F2的干細(xì)胞特異性基因易核，并鑒定了干細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞之間潛在的配體-受體基因匈织，這些基因富集在“ ECM受體相互作用”以及Notch，Wnt牡直，BMP和Eph等信號(hào)通路缀匕，提示間充質(zhì)細(xì)胞可能參與調(diào)節(jié)干細(xì)胞的補(bǔ)充。
? ? 與此同時(shí)碰逸，作者發(fā)現(xiàn)乡小，垂體干細(xì)胞可分為三個(gè)出現(xiàn)不同亞群（Stem1，Stem2和Stem3）饵史，其中Stem1細(xì)胞主要來(lái)自早期垂體（7至10周）满钟，而Stem3細(xì)胞主要來(lái)自晚期垂體（19至25周）胜榔，并且，Stem1細(xì)胞富含“干細(xì)胞增殖”基因（例如HMGA2）湃番，而Stem3細(xì)胞富含“負(fù)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖”的基因夭织，也就是說(shuō)，從Stem1細(xì)胞向Stem3細(xì)胞分化京城中吠撮，細(xì)胞逐漸進(jìn)入靜止或這說(shuō)低增殖的狀態(tài)尊惰。
三、混合上皮/間質(zhì)狀態(tài)的垂體干細(xì)胞
過(guò)去的研究中指出泥兰，小鼠垂體干細(xì)胞分化過(guò)程中弄屡，存在上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)換（EMT）樣過(guò)程，作者進(jìn)一步探討了人類垂體干細(xì)胞分化過(guò)程中的EMT動(dòng)態(tài)變化逾条。發(fā)現(xiàn)：
1.上皮標(biāo)志物（如CDH1）和間質(zhì)標(biāo)志物（如VIM和CDH2）在干細(xì)胞中高表達(dá)，而在分化細(xì)胞中低表達(dá)投剥，兩組均高度表達(dá)EPCAM师脂，這種模式表明干細(xì)胞以同時(shí)表達(dá)上皮和間充質(zhì)標(biāo)志物的狀態(tài)存在。
2.作者定義并計(jì)算了上皮評(píng)分（E.score）江锨，間質(zhì)評(píng)分（M.score）和干性評(píng)分（S.score）吃警，發(fā)現(xiàn)公認(rèn)的干性標(biāo)記（的表達(dá)水平例舉SOX2，SOX4啄育，SOX9酌心，NOTCH2和HES1），上皮標(biāo)記（EPCAM挑豌，CDH1安券，KRT8，CLDN4和GRHL2）和間充質(zhì)標(biāo)記物（CDH2氓英，VIM侯勉，COL1A1，COL1A2和SNAI1）沿干細(xì)胞——分化細(xì)胞發(fā)育時(shí)間線表達(dá)下降減少铝阐。
四址貌、重建發(fā)展軌跡
接下來(lái)，作者重構(gòu)了五個(gè)內(nèi)分泌細(xì)胞譜系的發(fā)育進(jìn)程徘键，并鑒定出他們的前體狀態(tài)练对。作者發(fā)現(xiàn)，在擬時(shí)序發(fā)育過(guò)程中吹害，某些譜系共享和特定的TFs被下調(diào)或上調(diào)螟凭，其中一些TFs在中間階段表現(xiàn)出高峰表達(dá)，
1.促腎上腺皮質(zhì)激素細(xì)胞經(jīng)歷兩種階段——Corticotrope1它呀，其主要包含來(lái)自早期（7至9周）的細(xì)胞赂摆； Corticotrope2挟憔，主要包含來(lái)自中期或后期（10至25周）的細(xì)胞。這兩個(gè)階段到標(biāo)了促皮質(zhì)激素細(xì)胞從早期中間狀態(tài)到成熟狀態(tài)的分化烟号，其中基因的表達(dá)上調(diào)后續(xù)與建立皮質(zhì)醇激素軸相關(guān)绊谭。
2.嗜酸譜系（PIT-1譜系）與普通祖細(xì)胞分離——PIT-1譜系由三個(gè)內(nèi)分泌細(xì)胞類型組成：泌乳素細(xì)胞腺瘤（lactotroph adenomas、促生長(zhǎng)激素細(xì)胞腺瘤（somatotroph adenomas）汪拥、促甲狀腺細(xì)胞腺瘤（thyrotroph adenomas）达传，作者鑒定了這三類細(xì)胞的分化前體細(xì)胞并發(fā)現(xiàn)其與干細(xì)胞相比，Pro.PIT1_all細(xì)胞中有13個(gè)TF明顯上調(diào)迫筑。在這些TF中宪赶，NEUROD4和ZBTB20分別被認(rèn)為是促生長(zhǎng)素和促乳素的主要譜系富集TF。RXRG和DACH1被鑒定為兩個(gè)富含促甲狀腺素的基因脯燃，這兩個(gè)基因在Pro.PIT1_all細(xì)胞中均顯著上調(diào)搂妻，并在促甲狀腺素中保持高表達(dá)水平，而在促生長(zhǎng)素和促營(yíng)養(yǎng)素中則下調(diào)辕棚。
3.促性腺激素細(xì)胞的分化表現(xiàn)出兩條發(fā)展軌跡包括以前未曾認(rèn)識(shí)到的高LHB高CGB低FSHB亞群和高LHB低CGB高FSHB亞群欲主。
最后，作者綜合以上結(jié)果逝嚎，描繪了一個(gè)人類胎兒垂體前葉發(fā)育圖譜：
評(píng)論：本文作者提供了一個(gè)非潮馄埃“標(biāo)準(zhǔn)的”單細(xì)胞分析思路，細(xì)胞聚類补君、分群->針對(duì)每一類細(xì)胞深入分析其功能引几、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、分化趨勢(shì)等‘表型’挽铁。它的邏輯非常清晰伟桅，垂體樣本除間質(zhì)細(xì)胞外聚類出9型從干細(xì)胞向分泌型細(xì)胞，存在一個(gè)顯而易見的分化趨勢(shì)叽掘，那個(gè)這個(gè)分化的過(guò)程是怎樣出現(xiàn)的贿讹，有有何含義的探討，正式從這篇文章值得我們學(xué)習(xí)的够掠。
