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單細胞轉錄組測序的那些事兒！ 已有2人參與
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什么是單細胞轉錄組測序？ 在回答這個問題之前，我們先要了解普通轉錄組測序跟單細胞轉錄組測序有什么區(qū)別。 普通轉錄組和單細胞轉錄組分析到的數據精度是不一樣的。舉個例子，分析一杯混合果汁，普通轉錄組的精度相當于分析到這杯果汁糖分，維生素，纖維素等的含量各是多少，即BULK，而單細胞轉錄組測序的精度則能達到這杯果汁來自橙子，草莓，獼猴桃等的對應營養(yǎng)元素的含量分別是多少。 普通轉錄組測序獲得的是一個大的細胞群體中單個基因的平均表達水平，可以用來比較不同組織間的表達差異。但對于異質性較強的系統(tǒng)（復雜的組織如腫瘤）還是不夠，很多低豐度的信息會在整體表征中丟失。 單細胞測序技術則解決了這一問題，在單個細胞水平上構建每個細胞的表達譜。它能夠揭示單個細胞的基因表達狀態(tài)，反映細胞間的異質性，發(fā)現(xiàn)新的稀有細胞類型，并深入了解細胞生長過程中的表達調控機制。 單細胞測序技術榮登頂尖雜志封面 自2011年，《Nature Methods》將單細胞測序列為當年度值得期待的技術之一；2013年1月，《Science》又將單細胞測序列為年度最值得關注的六大領域榜首；2014年1月，《Nature Methods》將單細胞測序列為 2013 年度最重要的方法學進展；2018年，《Science》將單細胞測序評為年度突破技術之首；2019年，《Nature Cell Biology》單細胞多組學技術解析人類胚胎著床過程；2020年，單細胞測序技術助力新冠病毒的研究。由此可見單細胞測序技術的顯著優(yōu)勢！ 單個細胞轉錄組測序應用 將單細胞挨個分離出來再分別建庫測序，通量非常低、工作量繁瑣，并且隨著待測單細胞的個數的增長，測序的成本也會線性提升，這就體現(xiàn)出了海量單細胞轉錄組的優(yōu)勢。那么單個細胞的轉錄組測序就一點優(yōu)勢也沒有了嗎？ 當然不是。舉個例子，胚胎發(fā)育是從受精卵開始的，從一個細胞分裂分化成2細胞胚、4細胞胚、8細胞胚、桑葚胚等等，如果想要研究這種細胞數量極少的樣本，就需要用到單個細胞的轉錄組測序策略了。就像下面這篇文章： Single-cell RNA-Seq profiling of human preimplantation embryos andembryonic stem cells 本文通過對處于不同發(fā)育階段的90個早期胚胎的單細胞以及34個人類胚胎干細胞系的單細胞進行了單細胞轉錄組測序，構建了完整的人類胚胎發(fā)育基因表達圖譜，檢測出了22687個母源表達基因，發(fā)現(xiàn)了一批新的細胞分化相關的標記基因。 所以對于細胞數量少的樣本（胚胎發(fā)育，循環(huán)腫瘤細胞）或者只關注少量細胞的研究來說，單個細胞轉錄組的測序意義非凡，并且獲得的轉錄組信息更全面。目前可以實現(xiàn)單個細胞轉錄組測序的技術有很多，比如SMART-Seq， TargetAmp等。 對于細胞數量大，異質性強的樣本（腫瘤，免疫等）來說，則需要通過海量單細胞轉錄組測序的策略，一次獲得大量細胞的表達信息，節(jié)省成本及精力。 海量單細胞轉錄組測序的應用有哪些？ 腫瘤異質性研究 同一種惡性腫瘤在不同患者個體間或者同一患者不同部位腫瘤細胞間從基因型到表型上的差異，即腫瘤異質性。 也就是說，同一腫瘤組織中的腫瘤細胞是由不同細胞類型組成的，海量單細胞轉錄組測序則可以揭示這種異質性。 An Integrative Model of Cellular States, Plasticity, and Genetics for Glioblastoma 本文采用的就是海量單細胞轉錄組的技術探究了膠質母細胞瘤異質性，發(fā)現(xiàn)每個腫瘤都是由處于多種細胞狀態(tài)的細胞組成的，這些細胞狀態(tài)可能會增殖或過渡到其他狀態(tài)，也正是如此才導致癌細胞難以用藥物殺死。這一發(fā)現(xiàn)將有助于開發(fā)更好的膠質母細胞瘤治療方法。 所以對于腫瘤異質性的研究有助于我們了解腫瘤的發(fā)生發(fā)展及對藥物的反應等，進而推進腫瘤的治療。 腫瘤微環(huán)境 腫瘤在患者體內并不是獨立存在的，不同的腫瘤細胞，還有成纖維細胞、免疫細胞、基質細胞等各種細胞，包括附近區(qū)域內的細胞間質、微血管以及浸潤在其中的生物分子共同構成了腫瘤微環(huán)境（TME）。腫瘤微環(huán)境對于認識腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉移等過程有著重要的意義，而且對于腫瘤的診斷、防治和預后亦有著重要的作用。 Phenotype molding of stromal cells in the lung tumor microenvironment 本文探究的就是肺癌的腫瘤微環(huán)境，利用海量單細胞轉錄組技術將19個樣本的52698個細胞最終分成了52種不同的基質細胞亞群和12種癌細胞亞群。這些基質細胞亞型作為生物標記物，對患者的治療與預后評估起著至關重要的作用。 免疫研究 剛剛提到腫瘤細胞在患者體內并不是孤立存在的，會形成一個復雜的腫瘤微環(huán)境，而免疫細胞則是其中很重要的組成部分。人體自身的免疫系統(tǒng)會不斷殺傷腫瘤細胞，保證人體健康。研究腫瘤免疫的基礎機制，尤其是探索作為在殺傷腫瘤細胞中起到關鍵作用免疫細胞的功能狀態(tài)，對于開發(fā)新型免疫療法和理解病人響應治療的原理具有重要的意義。 Global characterization of T cells in non-small-cell lung cancer by single-cell sequencing 本文對肺癌患者的12346個細胞進行單細胞轉錄組測序，鑒定出7個CD8+和9個CD4+的細胞亞型。其中兩個CD8+的T細胞亞群可以預測肺腺癌的預后。CD8+不同狀態(tài)的T細胞以及活化的腫瘤細胞的特征基因可以作為肺腺癌患者的潛在臨床生物標志物，為患者分層及治療提供了新的策略。 臨床用藥指導 探索腫瘤異質性、腫瘤微環(huán)境等，明確腫瘤發(fā)生發(fā)育、進展、抑制機制，最終是為了指導臨床實際治療。海量單細胞轉錄組未來有望進入臨床用藥指導等領域，依托精確的細胞分型的功能，推動精準治療的發(fā)展。 High-dimensional single-cell analysis predicts response to anti-PD-1 immunotherapy 本文通過對使用PD-1抑制劑藥物后患者T細胞亞群的改變來觀察哪些免疫細胞在應答者和無應答者有差異。最后發(fā)現(xiàn)CD14+CD16-HLA-DRhi單核細胞數量和PD-1治療效果間有著極大的關系，該類型細胞含量越高，則免疫治療響應率越高。 目前以PD-1/PD-L1抑制劑為代表的免疫檢查點抑制劑被應用于多種腫瘤的臨床治療，但是只有一部分人有效果，并且很大一部分患者的臨床效果并不持久。因此，有必要尋找一種能預測免疫檢查點抑制劑臨床療效的標志物，進而精準地對有效的患者進行免疫檢查點抑制劑治療，而這正是海量單細胞轉錄組測序技術所能解決的問題。 單細胞轉錄組測序技術正處于向臨床應用轉化的階段，目前已經表現(xiàn)出了對疾病用藥指導等方面的巨大優(yōu)勢。相信未來，單細胞轉錄組測序技術不僅會在疾病治療領域煥發(fā)光彩，更會發(fā)展成疾病的預防的有效手段！ |
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2樓2021-06-01 09:20:48
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- 專業(yè): 化學環(huán)境污染與健康
3樓2021-06-23 07:27:17
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