乳腺上皮細(xì)胞（mammary epithelial cells颖对，MECs）結(jié)構(gòu)特征以及發(fā)育過程中如何受到調(diào)控冒滩，對于理解乳腺癌發(fā)生至關(guān)重要岗憋。
本研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄測序（Singlecell RNA sequencing, scRNA-seq）確定不同發(fā)育時期MECs基因表達(dá)情況，構(gòu)建MECs細(xì)胞動態(tài)圖譜肮帐，為成人乳腺發(fā)育過程提供認(rèn)識和見解爬早。
研究材料
對來自四個發(fā)育時期哼丈，分別是未懷孕時期（NP）、妊娠期第14.5天（G）筛严、哺乳期第6天（L）和完全自然退化期第11天（PI）醉旦，共23,184個MECs，進行10xGenomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序(scRNA-seq)-桨啃。
研究思路
研究結(jié)果
1 scRNA-seq確定15個MECs亞群
選取四個時間點：NP车胡、G、L和PI照瘾，每個時間點取兩只小鼠匈棘，利用上皮特異性粘附分子（EpCAM）分選MECs。將制備好的細(xì)胞懸液用于10x Chromium平臺析命，隨后進行scRNA-seq（Fig1a）主卫。聚類分析將23,184個細(xì)胞分成15個細(xì)胞亞群（C1-C15），?基于Krt18,?Krt8,?Krt5,?Krt14?和Acta2的表達(dá)水平鹃愤，11個亞群（C1-C11）表現(xiàn)出管腔細(xì)胞特征簇搅，4個亞群（C12-C15）表現(xiàn)出基底細(xì)胞特征（Fig 1b-d）。
為了進一步描述不同亞群的特征软吐，作者確定亞群差異表達(dá)基因馍资，然后根據(jù)已知分子標(biāo)記推測亞群假定特性。結(jié)果顯示关噪，大多數(shù)亞群為相同假定細(xì)胞類型鸟蟹。這些細(xì)胞表現(xiàn)出高度的相似性，表達(dá)相同的標(biāo)記基因使兔，但來源于不同的發(fā)育階段（Fig 2a）建钥，暗示乳腺的發(fā)育階段對某些細(xì)胞類型的轉(zhuǎn)錄環(huán)境有特定的影響。
管腔細(xì)胞類型發(fā)現(xiàn)了兩個較大的細(xì)胞亞群虐沥，C1-C5表現(xiàn)出hormone-sensing細(xì)胞（Hs）特征熊经，例如激素受體（Pgr,?Esr1,?Prlr）表達(dá)水平高；C6-C11則表達(dá)較低的激素受體（Fig 2a-c）欲险「湟溃基底細(xì)胞類型中，C14表現(xiàn)出肌上皮細(xì)胞特征天试，C15表現(xiàn)出Procr+基底細(xì)胞特征槐壳，與乳腺再生有關(guān)（Fig 2b、2c）喜每。
2 管腔細(xì)胞分化層次重建
接下來作者選擇NP和G時間點的細(xì)胞务唐，研究乳腺上皮分化狀態(tài)。利用diffusion maps計算重建細(xì)胞分化狀態(tài)带兜，該方法將數(shù)據(jù)導(dǎo)入低維空間中枫笛，細(xì)胞間的距離代表漸進但隨機的過程。
結(jié)果顯示刚照，管腔細(xì)胞和基底細(xì)胞亞群顯示出明顯的分離刑巧，但這兩種細(xì)胞間沒有過渡狀態(tài)（Fig 3a），這一結(jié)果支持假設(shè)：在正常組織自穩(wěn)態(tài)中无畔，兩種細(xì)胞系基本上是自我維持的啊楚。與此相反，管腔細(xì)胞顯示出明顯的結(jié)構(gòu)檩互，不同亞群和相同起源的細(xì)胞之間存在逐漸過渡（Fig 3b）特幔。
作者發(fā)現(xiàn)，隨著細(xì)胞逐漸從共同起源中分離出來時闸昨，祖細(xì)胞標(biāo)記分子Aldh1a3表達(dá)水平逐漸減少蚯斯。并且，分化的軌跡終止于C8饵较，表現(xiàn)出Csn2?和?Glycam1的表達(dá)上調(diào)（Fig 3c）拍嵌，與分泌表型一致。左側(cè)分支中循诉，在C6和C8之間横辆，大部分細(xì)胞來源于C10；右側(cè)分支中茄猫，細(xì)胞從C6過渡到C2狈蚤、C4/C5困肩，期間Esr1?和?Pgrincreased?表達(dá)上調(diào)，暗示這一分支向hormone-sensing管腔細(xì)胞分化（Fig 3b脆侮、3c）锌畸。
3懷孕時腔室祖細(xì)胞向肺泡細(xì)胞分化
以上結(jié)果闡明了在妊娠周期中，乳腺的細(xì)胞組成如何發(fā)生改變靖避。作者利用差異表達(dá)基因?qū)6與其他腔室區(qū)分開潭枣，分析它們是否表現(xiàn)孕后腔管祖細(xì)胞C7的特征。
結(jié)果顯示幻捏，C6和其他腔室的差異表達(dá)基因與C7和其他腔室的差異表達(dá)基因表現(xiàn)出相同的趨勢（Fig 5a）盆犁。相較于C6，在C7上調(diào)表達(dá)基因顯著富集在與免疫響應(yīng)和乳汁分泌信號通路（Fig 5b）篡九。在C1中也存在這些上調(diào)基因谐岁，某些基因甚至出現(xiàn)在C3亞群中，但是在祖細(xì)胞上調(diào)是最顯著的（Fig 5c瓮下、5d）翰铡。
最后，通過分析細(xì)胞從PI到NP和G時期的軌跡圖讽坏，比較未懷孕時期與妊娠期腺體的腔室分化過程锭魔。結(jié)果顯示，C1和C3保持未懷孕時期的分化位置路呜，而C7則從起點延伸到肺泡分支迷捧，表明其偏向肺泡的分化命運（Fig 5e），這和乳汁產(chǎn)生和分泌相關(guān)基因過表達(dá)的結(jié)果一致胀葱。
這些數(shù)據(jù)表明漠秋，腔管祖細(xì)胞持有妊娠和哺乳的記憶，這種記憶可能是祖細(xì)胞分化到肺泡抵屿，促進懷孕時期的肺泡生成庆锦。
小結(jié)
①文章利用scRNA-seq得到跨越四個發(fā)育時間點的數(shù)萬個乳腺上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析確定了15個細(xì)胞亞群轧葛，其中一些僅在特定發(fā)育階段存在搂抒。
②通過對細(xì)胞分化過程重建，以高細(xì)胞分辨率描述分化過程尿扯，結(jié)果不僅支持前期乳腺研究領(lǐng)域形成的一些假設(shè)求晶，也為后期了解腺體中不同細(xì)胞類型之間的關(guān)系以及乳腺癌的發(fā)生發(fā)展提供基礎(chǔ)。
③scRNA-seq旨在解析細(xì)胞的發(fā)育過程衷笋，揭示分化過程中的基因表達(dá)動態(tài)變化芳杏，可應(yīng)用于不同類型的細(xì)胞發(fā)育研究，如神經(jīng)系統(tǒng)、干細(xì)胞爵赵、胚胎細(xì)胞等吝秕。
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