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萬輝生物新蟲 (初入文壇)
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單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序的那些事兒！ 已有2人參與
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什么是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序？ 在回答這個問題之前，我們先要了解普通轉(zhuǎn)錄組測序跟單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序有什么區(qū)別。 普通轉(zhuǎn)錄組和單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析到的數(shù)據(jù)精度是不一樣的。舉個例子，分析一杯混合果汁，普通轉(zhuǎn)錄組的精度相當(dāng)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(xì)胞轉(zhuǎn)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(yīng)營養(yǎng)元素的含量分別是多少。 普通轉(zhuǎn)錄組測序獲得的是一個大的細(xì)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(zhì)性較強的系統(tǒng)（復(fù)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(xì)胞測序技術(shù)則解決了這一問題，在單個細(xì)胞水平上構(gòu)建每個細(xì)胞的表達譜。它能夠揭示單個細(xì)胞的基因表達狀態(tài)，反映細(xì)胞間的異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)新的稀有細(xì)胞類型，并深入了解細(xì)胞生長過程中的表達調(diào)控機制。 單細(xì)胞測序技術(shù)榮登頂尖雜志封面 自2011年，《Nature Methods》將單細(xì)胞測序列為當(dāng)年度值得期待的技術(shù)之一；2013年1月，《Science》又將單細(xì)胞測序列為年度最值得關(guān)注的六大領(lǐng)域榜首；2014年1月，《Nature Methods》將單細(xì)胞測序列為 2013 年度最重要的方法學(xué)進展；2018年，《Science》將單細(xì)胞測序評為年度突破技術(shù)之首；2019年，《Nature Cell Biology》單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)解析人類胚胎著床過程；2020年，單細(xì)胞測序技術(shù)助力新冠病毒的研究。由此可見單細(xì)胞測序技術(shù)的顯著優(yōu)勢！ 單個細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序應(yīng)用 將單細(xì)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(xì)胞的個數(shù)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的優(yōu)勢。那么單個細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組測序就一點優(yōu)勢也沒有了嗎？ 當(dāng)然不是。舉個例子，胚胎發(fā)育是從受精卵開始的，從一個細(xì)胞分裂分化成2細(xì)胞胚、4細(xì)胞胚、8細(xì)胞胚、桑葚胚等等，如果想要研究這種細(xì)胞數(shù)量極少的樣本，就需要用到單個細(xì)胞的轉(zhuǎn)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(xì)胞以及34個人類胚胎干細(xì)胞系的單細(xì)胞進行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，構(gòu)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(xì)胞分化相關(guān)的標(biāo)記基因。 所以對于細(xì)胞數(shù)量少的樣本（胚胎發(fā)育，循環(huán)腫瘤細(xì)胞）或者只關(guān)注少量細(xì)胞的研究來說，單個細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的測序意義非凡，并且獲得的轉(zhuǎn)錄組信息更全面。目前可以實現(xiàn)單個細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序的技術(shù)有很多，比如SMART-Seq， TargetAmp等。 對于細(xì)胞數(shù)量大，異質(zhì)性強的樣本（腫瘤，免疫等）來說，則需要通過海量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序的策略，一次獲得大量細(xì)胞的表達信息，節(jié)省成本及精力。 海量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序的應(yīng)用有哪些？ 腫瘤異質(zhì)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(xì)胞間從基因型到表型上的差異，即腫瘤異質(zhì)性。 也就是說，同一腫瘤組織中的腫瘤細(xì)胞是由不同細(xì)胞類型組成的，海量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序則可以揭示這種異質(zhì)性。 An Integrative Model of Cellular States, Plasticity, and Genetics for Glioblastoma 本文采用的就是海量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的技術(shù)探究了膠質(zhì)母細(xì)胞瘤異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)每個腫瘤都是由處于多種細(xì)胞狀態(tài)的細(xì)胞組成的，這些細(xì)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(dǎo)致癌細(xì)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(zhì)母細(xì)胞瘤治療方法。 所以對于腫瘤異質(zhì)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(yīng)等，進而推進腫瘤的治療。 腫瘤微環(huán)境 腫瘤在患者體內(nèi)并不是獨立存在的，不同的腫瘤細(xì)胞，還有成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞等各種細(xì)胞，包括附近區(qū)域內(nèi)的細(xì)胞間質(zhì)、微血管以及浸潤在其中的生物分子共同構(gòu)成了腫瘤微環(huán)境（TME）。腫瘤微環(huán)境對于認(rèn)識腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移等過程有著重要的意義，而且對于腫瘤的診斷、防治和預(yù)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)將19個樣本的52698個細(xì)胞最終分成了52種不同的基質(zhì)細(xì)胞亞群和12種癌細(xì)胞亞群。這些基質(zhì)細(xì)胞亞型作為生物標(biāo)記物，對患者的治療與預(yù)后評估起著至關(guān)重要的作用。 免疫研究 剛剛提到腫瘤細(xì)胞在患者體內(nèi)并不是孤立存在的，會形成一個復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境，而免疫細(xì)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(xì)胞，保證人體健康。研究腫瘤免疫的基礎(chǔ)機制，尤其是探索作為在殺傷腫瘤細(xì)胞中起到關(guān)鍵作用免疫細(xì)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(yīng)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(xì)胞進行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，鑒定出7個CD8+和9個CD4+的細(xì)胞亞型。其中兩個CD8+的T細(xì)胞亞群可以預(yù)測肺腺癌的預(yù)后。CD8+不同狀態(tài)的T細(xì)胞以及活化的腫瘤細(xì)胞的特征基因可以作為肺腺癌患者的潛在臨床生物標(biāo)志物，為患者分層及治療提供了新的策略。 臨床用藥指導(dǎo) 探索腫瘤異質(zhì)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(dǎo)臨床實際治療。海量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組未來有望進入臨床用藥指導(dǎo)等領(lǐng)域，依托精確的細(xì)胞分型的功能，推動精準(zhǔn)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(xì)胞亞群的改變來觀察哪些免疫細(xì)胞在應(yīng)答者和無應(yīng)答者有差異。最后發(fā)現(xiàn)CD14+CD16-HLA-DRhi單核細(xì)胞數(shù)量和PD-1治療效果間有著極大的關(guān)系，該類型細(xì)胞含量越高，則免疫治療響應(yīng)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(yīng)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(yù)測免疫檢查點抑制劑臨床療效的標(biāo)志物，進而精準(zhǔn)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)所能解決的問題。 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)正處于向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化的階段，目前已經(jīng)表現(xiàn)出了對疾病用藥指導(dǎo)等方面的巨大優(yōu)勢。相信未來，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)不僅會在疾病治療領(lǐng)域煥發(fā)光彩，更會發(fā)展成疾病的預(yù)防的有效手段！ |
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3樓2021-06-23 07:27:17
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2樓2021-06-01 09:20:48
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