大事件、新技術引領單細胞進入新時代

2020-11-27 騰訊網

2009年第1篇單細胞轉錄組測序文章橫空出世，2015年10x Genomics第1個實現商業化高通量單細胞解決方案，到今天單細胞測序技術在生命科學研究的各個層面都有著廣泛的應用。

2019年可以稱得上是單細胞技術全面應用的元年，年度發文數量達到683篇，每個月都有不少重量級文章發表。

2020年，單細胞文章發表依然保持迅猛的上升趨勢，僅10x Genomics平臺當年發文數目便達到158篇。

今天，小編將帶領大家快速了解一下近兩周單細胞領域的值得關注的信息。

重大事件

人類腫瘤圖譜網絡:以單細胞解析度繪製腫瘤跨越空間和時間的轉移

4月16日，人類腫瘤圖譜網絡（HYTAN）計劃公布，將在未來五年內在美國10個跨學科癌症中心進行研究評估。

人類腫瘤圖譜網絡(HTAN)是美國國家癌症研究所(NCI)癌症登月計劃的一部分，它將建立一個臨床、實驗、計算和組織框架，為各種不同的腫瘤類型生成信息豐富和可訪問的癌症轉移三維圖譜。

這項工作補充了目前正在進行的繪製健康器官圖譜的工作和以往大規模癌症基因組學方法側重於在單一時間點進行批量測序的工作。

由此產生的腫瘤圖譜將對人們理解癌症生物學產生深遠的影響，並有可能提高癌症的檢測、預防和治療發現，為癌症患者和那些有癌症風險的人提供更精確的藥物治療。

新技術引領潮流

1. MorphoSeq: 脊索動物原腸胚形成完整動態過程

4月13日，發表在Cell上的最新單細胞相關技術MorphoSeq絕對稱得上引領級文章，說是開創發育生物學的新時代也不為過。

研究人員通過scRNA-seq和光片成像技術構建了數位化虛擬胚胎，其中捕獲了18個譜系海鞘原胚形成過程中每個單細胞在每次細胞分裂時的全基因表達軌跡。

通過使用高覆蓋的scRNA-seq，研究人員設計了一個無需先驗知識便可將單個胚胎的單個細胞分層為細胞類型的計算框架。

無偏性轉錄組數據分析匹配每個細胞的物理位置和軌跡歷史，記錄發育胚胎中每個單細胞在全基因水平完整的基因表達歷史。

2. Patch-seq將單細胞轉錄組研究人類糖尿病患者胰島功能障礙聯繫起來

4月13日，發表在Cell Metabolism上的最新單細胞測序組學技術Patch-seq，結合電生理學和單細胞技術精細化研究細胞生理功能，直接將胰島細胞的生理功能紊亂與基因表達的精確改變聯繫起來。

研究人員通過單細胞測序結合胞外分泌和通道活性在單細胞水平下研究內分泌生理和轉錄組。

通過基因網絡和功能分析鑑別出一個β細胞功能異質性相關的基因集，這個基因集可以用來預測電生理學。

研究人員同時報導了2型糖尿病患者的轉錄機制，並將該方法延伸到1型糖尿病患者的凍存細胞，為了解健康和疾病人群中胰島細胞異質性提供了有價值的資源。

多組學結合最新突破

1.產後表皮生長的設計原則

4月6日，Cell發表來自布魯塞爾自由大學的 Cédric Blanpain團隊的重大突破。

作者結合scRNA-seq、免疫螢光、流式、EdU/BrdU、數學建模等技術手段，對出生到成年整個過程中皮膚發育機製做出全新解讀。

值得一說的是，Cédric Blanpain曾經入選2012年Nature年度十大人物。

本文的數據表明，協調的增長是由一種單一的發育祖細胞群體所控制的，這群細胞呈現出一種伴隨增殖率不斷降低的自我更新分裂固定的命運失衡。

單細胞RNA測序顯示，與成體幹細胞和祖細胞相比，表皮發育祖細胞形成一個更均勻的群體。

根據其研究結果顯示，皮膚表皮細胞分裂方向的空間格局是由膠原纖維的局部方向決定的。

2. 單細胞分析揭示骨髓靶向治療結腸癌的機制

4月16日，大牛張澤明在Cell上發表了結腸癌患者在單細胞水平的腫瘤微環境，首次系統性描繪了浸潤髓系細胞群。

作者通過單細胞測序分析了結腸癌患者的免疫和基質細胞，發現巨噬細胞和常規樹突細胞(cDC)亞群是腫瘤微環境中細胞相互作用的關鍵介質。

抗CSF1R通過炎症信號選擇性清除巨噬細胞，但是小鼠和人類中表達促血管生成/致瘤基因的巨噬細胞群得以保留。施加CD40激動劑抗體優先激活cDC細胞群，並且增加Bhlhe40+ Th1類細胞和CD8+ 記憶T細胞。

小鼠和人類關鍵骨髓亞群的綜合分析發現了調控腫瘤免疫的關鍵細胞相互作用，並確定了目前正在進行臨床實驗的骨髓靶向免疫治療機制。

其他高分文章信息快覽

1.腫瘤微環境對維持原髮膠質母細胞瘤的細胞狀態至關重要

腫瘤模型對腫瘤生物學的實驗整合和臨床前治療藥物的篩選仍然至關重要，但是這些年很少有新的人類癌症衍生模型被開發出來。本文的作者通過5個樣本的單細胞轉錄組特徵重建了膠質母細胞瘤的腫瘤微環境模型。研究人員比較了來自5名患者的腫瘤細胞的單細胞RNA測序，這些細胞來自4種患者特異性膠質母細胞瘤幹細胞(GSC)衍生的模型類型，包括膠質瘤球、腫瘤細胞器、膠質母細胞瘤腦細胞器(GLICO)和患者衍生的異種移植。

2. 用單細胞基因組學推進癌症研究和醫學

單細胞測序(SCS)已經影響了癌症研究的許多領域，提高了人們對腫瘤內異質性、腫瘤微環境、轉移和治療耐藥性的認識。SCS技術的發展和完善導致了成本的大幅降低，細胞產量的增加和可重複性的改善，為臨床應用鋪平了道路。然而，在實現轉化應用之前，必須克服許多後續和技術方面的挑戰。這篇綜述討論了過去的癌症研究，新興的技術，和未來的臨床應用，必將改變癌症醫學。

3.SciBet: 一種便捷式單細胞類型快速鑑定器

給大家安利一個最新的單細胞細胞類型鑑定軟體，北大張澤明團隊開發的。作者提供了SciBet的web客戶端部署（http://scibet.cancer-pku.cn/download_references.html），以實現快速的本地計算，而無需將本地數據上傳到伺服器。面對單細胞RNA數據集的指數增長，這個用戶友好的跨平臺工具可以廣泛用於單細胞類型識別。

4.哺乳動物韁核細胞類型的轉錄和空間解析度

圖譜類文章作為單細胞研究的基礎仍然有很大的挖掘潛力，從圖譜中細分出一個有意義的生物學問題，做一些後續驗證，是圖譜類文章的主要思路之一。本文的作者為了研究由內側韁核(MHb)和外側韁核(LHb)亞區組成的細胞群的轉錄機制，分別在初生小鼠和暴露於急性厭惡刺激的小鼠中進行了單細胞轉錄譜和高復用的小鼠韁核複合物的原位雜交實驗，最終確定了韁核細胞類型中的關鍵分子靶標，為今後的研究提供了重要的資源。

5. 單細胞轉錄組學確定了影響CD4+ T細胞對細胞因子反應的效應梯度

為了研究細胞因子在記憶T細胞中的反應，作者使用定量蛋白質組學、群體RNA-seq和單細胞RNA-seq(超過4萬個人類初生和記憶CD4+ T細胞)來表明這些細胞類型之間對細胞因子的反應存在顯著差異。單細胞分析顯示，T細胞構成一個轉錄連續體，從初始到中央和效應記憶T細胞，形成一個效應梯度，同時增加趨化因子和細胞因子的表達。最後，研究人員發現T細胞的活化和細胞因子的反應受效應梯度的影響。

6. 整合單細胞RNA測序鑑定人類產後胸腺定植祖細胞和未成熟胸腺細胞分化的調控動力學

研究人員通過單細胞RNA測序檢測人類未成熟產後胸腺細胞群。整合骨髓和外周血祖細胞數據鑑定到兩個潛在的胸腺定植祖細胞，它們的CD7、CD10和歸巢受體CCR7、CCR9和ITGB7表達有所不同。雖然兩種祖細胞都支持T細胞發育，但是只有一種可以促進胸腺內樹突細胞(DC)分化，主要是類漿細胞樹突細胞。發育軌跡分析描述了早期人類T細胞譜系發育的潛在轉錄動態機制，這使得預測驅動人類T細胞發育的轉錄因子模塊成為可能。

如果希望每日第一時間獲取最新單細胞動態信息

相關焦點

  • 進入新時代與趕上時代
    習近平總書記在黨的十九大報告中指出：「經過長期努力，中國特色社會主義進入了新時代，這是我國發展的新的歷史方位。」報告還講了進入新時代的重要標誌，講了進入新時代的重大意義，講了新時代的總任務和戰略安排。
  • 我國科學家實現單細胞表觀組學新突破:兩種革新單細胞ChIP-seq技術...
    、風格迥異的單細胞ChIP-seq技術，可適應於不同課題研究需要，解析發育與疾病狀態下細胞命運決定調控機制。目前研究多集中在單細胞轉錄組水平，單細胞水平解析表觀調控機制也鮮有報導，而從單細胞、全基因組範圍研究組蛋白修飾和轉錄因子如何控制細胞譜系發生、命運決定則尚屬空缺。 技術的革新為解析細胞命運決定的機制帶來了新的可能性。染色質免疫共沉澱（ChIP-seq）是研究表觀遺傳調控的重要技術手段，可以在全基因組範圍內捕獲DNA-蛋白質的相互作用。
  • Cell Metabolism|免疫代謝研究進入單細胞時代
    而目前廣泛開發中的各種單細胞分析技術可以幫助解決上述的問題。近日，來自美國聖路易斯華盛頓大學的教授Maxim N.例如，通過比較近期出版的和過去出版的文獻中蛋白譜的重疊程度，我們可以得到一個包含10個代謝相關抗體的核心代謝組，這些抗體可以應用於多色流式細胞術，而功能更加廣泛的代謝組可以通過單細胞質譜流式技術（CyTOF)獲得更加詳細的功能信息分析。
  • 歐洲加速器戰略更新引領高能物理進入新時代
    2012年，LHC發現希格斯玻色子，標誌著粒子物理學進入一個新的轉折點。它不僅是最後一個被發現的標準模型粒子，而且與之前發現的任何粒子都完全不同：它是一個基礎標量，與真空的結構有著深刻的聯繫。但是，對希格斯玻色子的研究仍處於起步階段，它的性質仍然是個謎，包括為什麼它這麼輕，標準模型無法解釋。粒子物理學正在進入一個探索的新時代。
  • 新科技引領新時代,雅迪電動車成功創研石墨烯電池
    自今年七月份雅迪電動車正式宣發石墨烯電池以來，這款「新技術」電池就引起了社會各界高度的關注。據悉，雅迪電動車所研發出的這款電池不僅成功實現了石墨烯在電池領域的應用，還帶領兩輪電動車進入了新能源科技時代。這對於國內電動車行業來說，無疑是取得了一項突破性成就。
  • 新技術實現對單細胞中基因表達動態的表徵
    新技術實現對單細胞中基因表達動態的表徵 作者：小柯機器人 發布時間：2020/4/19 23:10:24 2020年4月13日，《自然—生物技術》雜誌在線發表了美國華盛頓大學Jay Shendure
  • 建設新文科 引領新財經 加快培養新時代財經領域卓越人才
    眾多嘉賓蒞臨活動現場，一起探索教育新生態，把脈未來教育發展新態勢。西南財經大學黨委常委、副校長李永強出席本次盛典並發表題為《建設新文科 引領新財經 加快培養新時代財經領域卓越人才》的主題演講。　　演講全文如下：　　尊敬的天保部長，各位領導，各位嘉賓，朋友們，大家下午好！
  • 中科院在晶片技術上有新突破,未來有望成為引領者
    中科院在晶片技術上有新突破，未來有望成為引領者！在科技快速發展的時代，每個國家和企業都在積極開發新技術，希望儘早突破新技術民間其他的追趕者甩在身後，在領域上擁有絕對的優勢。尖端技術現在也是國內很多企業和科研單位所在意的，一旦有技術上有新突破，不僅是自己會因此感到驕傲，也能給國內的這個產業帶來積極影響。
  • 新技術助力單細胞RNA測序數據聚類分析
    新技術助力單細胞RNA測序數據聚類分析 作者：小柯機器人 發布時間：2020/5/6 14:35:34 英國威康桑格研究所Mara K. N.
  • 單細胞RNA計數新技術Smart-seq3
    單細胞RNA計數新技術Smart-seq3 作者：小柯機器人 發布時間：2020/5/6 14:16:10 瑞典卡羅林斯卡學院Rickard Sandberg課題組取得一項新突破。
  • 以社會主義核心價值觀引領新時代文化建設
    這一明確要求和基本方略，對於推進社會主義文化強國建設、引領新時代社會文化建設、發展大眾文化建設，具有重大的現實意義和深遠的歷史意義。國家需要先進的價值觀導航定向，社會需要凝聚的共識引領發展，大眾需要明確的準則規範行為。
  • 引領辦公新趨勢 一個跨時代的辦公設備:可攜式掃描儀
    2010年最大寒潮將風卷全球，那厚實的羽絨服也早早的在這個深秋的交界處陸續的登上衣架，曾經引領辦公跨入新時代的臺式掃描儀，雖說已經被一體機漸漸的替代，可是這不是對掃描技術的一種沒落，倒是一種集成的進步，而隨著人們對環保、高效的不斷追求，其掃描需求也變得隨時隨處，其從山間小道到飛機機艙，從CBD辦公區到現場辦公、從政府辦公廳到現場執法，
  • 科學網—新單細胞DNA甲基化測序技術可應用於不同物種
    本報訊 華中農業大學玉米研究團隊開發了一種能廣泛應用於不同物種組織、不依賴於DNA甲基化狀態的單細胞DNA甲基化測序技術
  • 引領新時代全面深化改革新徵程
    習近平總書記關於全面深化改革的論述,深刻回答了「為什麼要全面深化改革」、「當前的改革是一個什麼樣的改革」以及「如何全面深化改革」等一系列重大問題,引領了新時代全面深化改革波瀾壯闊的新徵程。　　改革的價值論:只有改革開放才能發展中國、發展社會主義、發展馬克思主義　　新時代全面深化改革,首先必須對改革的價值作出科學闡釋。
  • Cell Metab|代謝檢測進入單細胞時代
    Argüello團隊在Cell Metabolism上發表題為SCENITH: A Flow Cytometry-Based Method to Functionally Profile Energy Metabolism with Single-Cell Resolution 的技術型文章
  • 深刻理解中國特色社會主義進入新時代
    原標題：深刻理解中國特色社會主義進入新時代 　　黨的十九大報告鮮明提出：中國特色社會主義進入了新時代。這是我們黨準確把握我國發展新特點新要求作出的一個重大政治判斷，對於黨和國家事業發展具有重大而深遠的意義。中國特色社會主義進入了新時代，這是我國發展新的歷史方位，是十九大報告立論的重要依據，也是貫穿報告全篇、具有統領性作用的重大理論創新亮點。
  • 舊貌換新顏,健力寶特色新包裝引領「國潮」時代新風尚
    原標題：舊貌換新顏，健力寶特色新包裝引領「國潮」時代新風尚有這樣一個飲料品牌，它是中國第一款功能運動飲料，它是與體育事業密不可分的功能飲料，它是深入國人心中經歷30多年風風雨雨的飲料品牌。
  • 吳昊團隊開發檢測單細胞mRNA動態變化新技術scNT-seq
    傳統的mRNA代謝標記技術利用尿苷類似物4-硫尿苷（4sU）可以有效的標記新生mRNA，但是技術上的局限性不能達到單細胞解析度；而常規單細胞轉錄組測序技術雖然可以揭示不同細胞類型的穩態轉錄組，但是不能精確分辨特定時間裡新生成的和已有的mRNA，因此用於定量研究細胞類型特異的mRNA動態調控機制十分困難。
  • 從單細胞窺探生命奧秘！新技術揭開人類細胞生長發育之謎
    11月20日，《科學》刊登了其獲獎短文，描述了有助於研究生命產生奧秘的4項高通量單細胞測序技術。「相對於傳統的生物學領域，新技術研發的困難主要在於要發明自然界中不存在的新事物，因此這一過程風險很高，往往要經歷很多失敗和挫折。」
  • 從單細胞窺探生命奧秘 新技術揭開人類細胞生長發育之謎
    之前，11月13日，《科學》還刊登了洛克菲勒大學、華盛頓大學醫學院、羅特曼·巴蒂研究所等機構研究人員利用這些新技術創造的兩個細胞圖譜，以追蹤人類細胞類型和組織發育過程中的基因表達和染色質可及性。近幾年，單細胞測序技術，尤其是單細胞轉錄組測序技術，通過同時檢測單細胞幾萬種基因的表達，精確定義了細胞的分子學狀態，從而被廣泛應用於檢測新的細胞種類，以及研究發育和疾病對細胞狀態的影響。但目前的單細胞測序技術只能檢測幾千個細胞，遠遠低於正常人體組織包含的細胞數目（百萬級），同時耗材費用昂貴，因此無法全面檢測人體組織中的細胞種類和變化。