单细胞转录组测序技术在骨质疏松症研究中的应用与进展

背景:骨质疏松导致的脆性骨折发病率逐年上升,亟需探索其病理生理、潜在生物标志物、治疗靶点及有效药物。骨微环境中存在多种细胞,对骨代谢的维持至关重要。近几年,单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术被开发用于表征单个细胞的转录组,并逐步应用到骨质疏松症防治的研究。目的:综述单细胞转录组测序技术在骨质疏松症研究中的应用与进展。方法:由第一作者使用计算机检索Web of Science,PubMed和中国知网数据库中2009-2023年出版的文献,英文检索词为:“single-cell RNA sequencing,bone marrow derived stromal cells,osteoblasts,osteocytes,osteoclasts,immune cells,Bone marrow vascular endothelial cells”;中文检索词为:“单细胞转录组测序,骨髓间充质干细胞,成骨细胞,骨细胞,破骨细胞,免疫细胞,骨髓血管内皮细胞”;通过阅读筛选相关文献,最终纳入89篇文献进行综述分析。结果与结论:①单细胞转录组测序技术能够深入了解细胞发育、增殖、分化的轨迹及其调控机制。②影响骨密度的候选基因主要富集在骨髓间充质干细胞亚群,其中Sox9是关键的转录因子。③成骨细胞不同亚群中差异表达Runx2控制骨髓间充质干细胞向成骨细胞方向分化。④破骨细胞分化过程中RAB38与组蛋白修饰和转录调控动态变化有关。⑤单细胞层面研究证实,骨微环境中存在多种细胞间通讯,破骨细胞可能通过CD160-TNFRSF14配体-受体结合进行细胞间通讯;中性粒/单核细胞与成骨细胞间可能通过RESISTIN通路进行交互;浆样树突状细胞与成骨细胞系通过表皮生长因子通路进行交流;均可以为靶点预测和药物研发提供方向。⑥新的骨髓毛细血管内皮细胞亚群,称为S型内皮细胞,完全起源于骨骺次级骨化中心,甚至比H型血管更具有可塑性。⑦文章从细胞角度总结单细胞转录组测序技术在表征不同骨组织细胞的分化命运和分化轨迹、识别新的细胞亚群、鉴定细胞调控因子及明确细胞间通讯的研究进展,为探讨骨质疏松症的病理机制、筛选潜在诊断标志物、预测治疗靶点及探究药物作用机制提供细胞层面的信息。⑧未来单细胞测序技术将向单细胞多组学(基因组、蛋白组学及代谢组学)方向及结合其他诸如空间转录组技术为骨组织细胞变化提供更有价值的信息。

单细胞转录组测序技术在帕金森病中的应用

背景:帕金森病以中脑特别是黑质致密部为主要病理改变,导致患者运动和非运动功能受损。目前研究受制于细胞异质性,其发病机制仍需要更深入的阐明。近些年,单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)逐渐应用于神经退行性疾病中,对于理解细胞间异质性、疾病发展机制和治疗策略有重要意义。目的:综述近些年scRNA-seq技术应用于帕金森病的研究进展,为scRNA-seq在帕金森病诊断和治疗中应用提供理论基础。方法:由第一作者应用计算机系统检索中国知网、万方医学网数据库、PubMed、Web of Science数据库的相关文献,中文检索词为“单细胞RNA测序,帕金森病,细胞异质性,细胞亚型,多巴胺能神经元,胶质细胞”;英文检索词为“single-cell RNA-seq,Parkinson Disease,heterogeneity,subtypes,dopaminergic neurons,glial cells”,最终纳入71篇文献进行综述分析。结果与结论:(1)scRNA-seq是一种在单细胞水平上利用RNA测序对特定细胞群体进行基因表达谱定量的高通量实验技术,从分子水平揭示细胞奥秘。与传统的测序技术相比,scRNA-seq技术通过对细胞转录组进行自动聚类分析,从而揭示各种生理和病理情况下复杂组织中细胞类型多样性和特异性基因表达的变化。(2)通过scRNA-seq阐明多巴胺能神经元发育过程以及各种细胞亚型的独特功能特性,从而更好地了解具有潜在治疗作用的分子靶点。(3)利用scRNA-seq分析,提高了研究者对帕金森病胶质细胞反应的了解,从而全面表征了不同的细胞类型群体,并鉴定出与神经变性相关的胶质细胞亚群,绘制了有价值的单细胞图谱,作为未来研究的参考数据。(4)应用scRNA-seq检测胚胎小鼠以及干细胞,将有助于改善细胞治疗的体外分化方案和质量控制,以及评估干细胞衍生的中脑多巴胺能神经元的整体细胞质量和发育阶段。

单细胞转录组测序技术在脊髓损伤研究中的应用

背景:近年来,单细胞转录组测序技术在脊髓损伤的研究为创伤后中枢神经系统的细胞和分子异质性以及结构变化提供了新的见解。目的:就单细胞转录组测序技术在脊髓损伤的研究进展进行综述,更加全面、深入地阐述单细胞转录组测序技术在脊髓损伤领域的应用。方法:应用计算机系统检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库中2009-2023年出版的文献,英文检索词为“single-cell RNA sequencing,spinal cord injury,sequencing technology”;中文检索词为“单细胞转录组测序,脊髓损伤,测序技术”。排除质量较差、内容重复及不相关的文献,最终纳入57篇文献进行综述分析。结果与结论:目前,单细胞转录组测序技术在脊髓损伤的研究可归纳为以下几点:①鉴定了小胶质细胞、星形胶质细胞、少突胶质细胞、巨噬细胞、B细胞、神经元和神经干细胞等细胞亚群,并识别了这几种亚群的特异性标记基因。②小胶质细胞在脊髓损伤后保持永久活跃,通过增殖、免疫和稳态功能来协调脊髓损伤后的早期阶段。星形胶质细胞以激活的方式在脊髓损伤中发挥许多重要功能,包括维持微环境平衡、清除坏死组织、形成保护屏障以及胶质瘢痕等。巨噬细胞和小胶质细胞均在脊髓损伤后的慢性神经炎症中起重要作用。③神经干细胞和神经元亚群能够在脊髓损伤后进行自我更新,新发现的SCV^(sx2::Hoxa7:Zfhx3→lumbar)和SCV^(sx2::Hoxa10)等神经元亚群可再生到自然靶区,有利于运动功能的恢复。④发现细胞亚群的动态变化提高了研究者们对脊髓损伤病变进程的理解,并为脊髓损伤在不同时间点的治疗提供了新见解。截至目前,这些研究结果均还需要更多的基础研究和足够的临床试验来验证。在未来,单细胞转录组测序技术通过与生物信息学、计算机科学、组织工程学和临床医学等跨学科合作,有望为脊髓损伤的诊疗打开新的一扇窗户。

天子蓝盘丽鱼皮肤组织的单细胞转录组测序

【目的】通过单细胞转录组测序比较天子蓝盘丽鱼和野生阿莲卡盘丽鱼皮肤组织中与体色形成相关的基因表达模式,为深入研究鱼类体色及良种选育提供数据基础,也为盘丽鱼或其他水产鱼类进行单细胞转录组研究提供技术借鉴。【方法】利用单细胞转录组测序技术对天子蓝(人工选育)和阿莲卡(野生型)2种盘丽鱼的皮肤组织进行转录组测序,经fastp质控过滤后,通过Cell Ranger比对参考基因组生成单细胞表达矩阵文件,使用Seurat进行降维聚类后构建转录组图谱,筛选出细胞类型识别与鉴定的标记基因;同时以阿莲卡盘丽鱼为对照,通过DEGseq筛选出2个样本间的差异表达基因(DEGs),并进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析。【结果】经单细胞转录组测序,从天子蓝、阿莲卡盘丽鱼样本中获得的原始序列(Raw reads)分别为815237286和728886552条;将2个样本整合后共捕获17035个细胞,经过滤及降维聚类后得到18个细胞簇(C0~C17),参考已知和潜在的标记基因,被注释为13种细胞类型及其亚型,基本涵盖了鱼类皮肤组织中的大部分细胞类型。基于伪批量(Pseudo-bulk)处理,从2个样本间筛选出20个DEGs(8个在天子蓝盘丽鱼皮肤组织中高表达,12个在阿莲卡盘丽鱼皮肤组织中高表达),主要注释到与气体传递、氧化代谢相关的GO功能条目。在单细胞维度,选择黑色素细胞和虹彩细胞2个细胞集群进行样本间差异分析,结果显示:在黑色素细胞中存在8个DEGs,主要富集于热应答、未折叠蛋白结合、生长因子活性、金属离子结合等信号通路。在虹彩细胞中存在25个DEGs,KEGG信号通路富集分析发现主要富集于凋亡、沙门氏菌感染和MAPK等信号通路,涉及细胞生存、应激响应和信号传导等功能。【结论】TSPAN3A、PTGES、ATF3、JUNK、GADD45GA、HSP70L、FOSAB等基因在调节天子蓝盘丽鱼皮肤体色、色素合成与沉着等方面发挥重要作用,而黑色素合成不活跃可能是导致天子蓝盘丽鱼体色较阿莲卡盘丽色更加鲜艳和绚丽的主要原因之一。

单细胞RNA测序技术在水产养殖动物上的应用

单细胞RNA测序技术是生命科学领域中的革命性技术,为动植物的细胞异质性图谱构建、细胞谱系追踪、免疫响应机制解析等研究提供了强有力的工具。近年来,单细胞RNA测序技术在水产养殖动物中也得到了广泛应用。本文就单细胞RNA测序技术的发展、原理及其在水产养殖动物研究中的应用进行综述,并对其目前存在的问题及未来发展趋势进行分析与展望,以期推动该技术在水产养殖动物研究中更广泛的应用,加速水产养殖动物单细胞水平生命活动的调控机制研究进程。

基于单细胞测序数据分析养阴活胃合剂下调AQP3对MC细胞表型的影响及机制

目的 观察养阴活胃合剂对MC细胞(MNNG诱导人胃黏膜上皮细胞GES-1恶性转化)增殖、迁移、侵袭及凋亡的影响,探讨其下调AQP3抑制IL-10/JAK1/STAT3信号通路激活进而阻断或逆转慢性萎缩性胃炎(CAG)病变的作用机制。方法 选取GEO数据库中的CAG单细胞转录组测序数据,绘制数据的表达矩阵。采用R语言的Seurat 4.3.0包进行处理后分群绘制UMAP可视化图谱。将MC细胞分为养阴活胃合剂组(YYHWM组)、AQP3低表达慢病毒转染组(AQP3低表达组)、养阴活胃合剂+AQP3高表达慢病毒转染组(YYHWM+AQP3高表达组)并以MC细胞和正常人胃黏膜上皮细胞GES-1分别作为模型组(MC组)和空白对照组(Control组)。采用平板克隆、划痕实验、Transwell及流式细胞术检测细胞表型变化情况,采用ELISA检测细胞培养上清IL-10表达水平,Western blot检测酪氨酸激酶1(JAK1)、信号转导和转录激活因子3(STAT3)蛋白表达水平。结果 单细胞测序数据集分析显示AQP3在CAG样本及上皮细胞群中表达升高,AQP3可能通过IL-10抗炎性信号通路影响胃癌前病变病理进程。与MC组相比,AQP3低表达组和YYHWM组细胞侵袭、迁移、增殖能力减弱,凋亡率增加,细胞培养上清中的IL-10水平降低,细胞中JAK1、STAT3蛋白表达下调(P<0.05或P<0.01),YYHWM+AQP3高表达组差异均不显著(P>0.05)。结论 养阴活胃合剂可通过下调AQP3表达抑制IL-10/JAK1/STAT3信号通路激活进而减弱MC细胞侵袭、迁移及增殖能力,促进细胞凋亡进而阻断或逆转CAG病理进程。

人脐带间充质干细胞的异质性探讨及基于单细胞RNA测序结果的亚群分析

目的探讨人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)的异质性,并基于单细胞RNA测序结果进行亚群分析。方法选择两株由郑州奥博细胞医学实验室有限公司提供的hUCMSCs(分别命名为hUCMSCs-1和hUCMSCs-2),通过实时荧光定量聚合酶链反应(qPCR)进行干性基因[性别决定区Y-box 2(Sox2)、Nanog]检测。对hUCMSCs进行成骨诱导,3 d后检测成骨基因碱性磷酸酶(Alp)的表达,7 d后进行碱性磷酸酶染色,14 d后进行茜素红染色。对两株hUCMSCs进行成软骨诱导,21 d后检测成软骨基因二型胶原(COL2A1)的表达。用10 ng/mL白细胞介素-1β(IL-1β)刺激大鼠软骨细胞24 h,与hUCMSCs-1和hUCMSCs-2共培养后,检测软骨细胞合成代谢基因蛋白聚糖(ACAN)和分解代谢基因基质金属蛋白酶3(MMP3)的表达。对hUCMSCs-1进行单细胞RNA测序,并根据功能进行亚群分组,通过生物信息学分析方法描绘各个亚群标志基因热图、富集的信号通路。结果两株hUCMSCs的Sox2、Nanog、Alp、COL2A1表达水平差异有统计学意义(P<0.05)。在成骨诱导7 d后,hUCMSCs-1的碱性磷酸酶染色程度深于hUCMSCs-2。在成骨诱导14 d后,茜素红染色结果显示,hUCMSCs-1钙结节数量多于hUCMSCs-2。经IL-1β干预后,软骨细胞与两株hUCMSCs共培养后的MMP3表达水平差异有统计学意义(P<0.05),但ACAN表达水平差异不显著(P>0.05)。基于单细胞RNA测序结果,hUCMSCs-1可分为C1、C2、C3三个功能亚群。C1亚群的信号通路在细胞外基质受体相互作用上富集,与软骨细胞合成代谢相关;C2亚群信号通路在细胞衰老和凋亡上富集,与细胞的自我更新相关;C3亚群信号通路在DNA复制和减数分裂上富集,与细胞周期相关。结论不同个体来源的hUCMSCs存在异质性,其在成骨、成软骨和抗分解代谢能力方面可能存在差异。通过单细胞RNA测序可较好地根据hUCMSCs的功能特性对其进行分群,有助于提高间充质干细胞治疗的临床疗效。

基于单细胞RNA测序数据对胰腺癌肿瘤微环境中缺氧肿瘤亚群的探究

胰腺癌作为恶性程度极高的肿瘤之一,多数患者确诊时已处于不可切除或转移性阶段。随着单细胞RNA测序(single-cell RNA-sequencing, scRNA-seq)技术的发展,我们能够以更高分辨率深入探索肿瘤微环境(tumor microenvironment, TME)的内部异质性,从而揭示胰腺癌进展中预后不良的关键机制。先前研究指出,缺氧是实体瘤TME的固有特性,能激活血管生成与转移相关的信号通路,但缺氧TME的异质性仍需进一步阐释。通过基因集富集分析、拟时序分析和细胞间通讯分析等手段,对胰腺癌scRNA-seq数据进行分析,识别出具有不同生物学功能的肿瘤亚群,特别是与缺氧密切相关的亚群。该缺氧肿瘤亚群与不良预后紧密相关,据此构建的风险评分模型可有效预测胰腺癌患者总生存期。本研究加深了对胰腺癌TME的了解,为胰腺癌预后的预测提供了一定参考。

基于单细胞RNA测序数据的基因调控网络推断算法综述

通过基因表达的变化可以推断基因调控网络.单细胞RNA测序(scRNA-seq)为推断细胞周期或分化等时间依赖性生物过程的基因调控网络提供了新的可能性,基于scRNA-seq数据的基因调控网络推断算法成为一个相对活跃的研究方向.本文首先对26种基因调控网络推断算法进行介绍,包括3种针对批量RNA测序数据的推断算法和23种针对scRNA-seq数据的推断算法(基于布尔网络的算法2种、基于微分方程的算法3种、基于伪时序基因相关性集成策略的算法5种、基于共表达基因的算法4种、基于细胞特异性的算法3种、基于深度学习的算法6种),详细描述了每类算法的方法原理和算法优缺点,对算法进行综合比较;然后分析了推断算法比较研究的相关成果,并使用scRNA-seq数据简单评估了26种算法的性能;最后探讨当前基因调控网络推断算法面临的机遇与挑战.

基于单细胞转录组测序分析骨关节炎软骨细胞分化的分子机制

目的深度分析骨关节炎(osteoarthritis,OA)软骨细胞分化的单细胞转录组数据,探究其关键性靶基因及分子机制,为临床靶向治疗骨关节炎提供分子理论依据。方法从GEO数据库下载数据集(GSE104782),包含10个骨关节炎样本及1464个软骨单细胞测序结果,运用R语言分析软骨细胞分化中关键Marker基因,并采用质控和数据过滤、PCA、TSNE、细胞轨迹、GO、KEGG信号通路及蛋白互助网络分析揭示软骨细胞分化机制。结果该数据集共包含基因17380种、20个主成分、9种细胞类型、1886个Marker基因及6种分化途径,其中软骨祖细胞为软骨最早分化细胞。GO分析涉及软骨发育、结缔组织发育等生物过程;涉及含胶原蛋白细胞外基质、内质网内腔等细胞组分;涉及肝素结合、糖胺聚糖结合等分子功能。KEGG通路分析涉及蛋白质消化吸收、ECM受体相互作用、人乳头瘤病毒感染、补体与凝血级联反应、PI3K-Akt信号通路等信号通路。运用Cytoscape 3.7.2软件获得5个关键Marker基因(COL1A1、COL2A1、VEGFA、COL1A2、DCN)。结论运用单细胞转录组测序发现骨关节炎软骨细胞共有6种分化途径及多种Marker基因的潜在特征,进一步从单细胞角度阐述骨关节炎的发病机制。

单细胞转录组测序技术及其在免疫学研究中的应用

免疫系统具有复杂性、多变性以及可塑性,目前其组成和动态变化的研究只局限在群体效应,无法体现其异质性。单细胞技术的出现革新了研究者们对免疫学问题的认识。单细胞RNA测序技术是目前应用最广泛的单细胞技术,它能够在单细胞和单分子的水平进行免疫学分析,揭示生理或病理条件下的免疫反应过程。本文对单细胞RNA测序技术的一般流程、发展及其在免疫学方面的应用进展进行综述,并展望其在免疫学方面的发展前景。

单细胞RNA测序联合实验验证树突状细胞在慢性阻塞性肺疾病中的核心基因

目的 单细胞RNA测序(scRNA-Seq)联合实验验证树突状细胞在慢性阻塞性肺疾病(COPD)中的核心基因。方法从基因表达数据集(GEO)数据库下载单细胞数据GSE173896和芯片数据GSE38974。GSE173896进行质控、批次矫正、降维聚类、细胞类型注释及组间树突状细胞差异表达基因(DC-DEG)鉴定。GSE38974差异分析得到的差异基因(DEG)与DC-DEG取交集获取共有DC-DEG,评估共有DC-DEG对COPD的诊断效能和共有DC-DEG富集分析及其与GSE38974免疫细胞浸润中激活的树突状细胞(DC)、浆细胞样树突状细胞(pDC)和Th17细胞的相关性。肺气肿小鼠模型肺组织对共有DC-DEG的mRNA表达量进行实验验证。结果 GSE173896得到组间DC-DEG 18个,GSE38974得到646个DEG,两者取交集得到3个DC-DEG,包括白细胞介素1受体拮抗剂(IL1RN)、 S100钙结合蛋白A8(S100A8)和S100A9,曲线下面积(AUC)值分别为0.841、 0.804和0.966。基因本体论分析(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)主要富集于慢性炎症反应、含胶原蛋白的细胞外基质、晚期糖基化终产物受体(RAGE)结合、 Toll样受体(TLR)结合、白细胞介素17(IL-17)信号通路等。IL1RN、 S100A8和S100A9均与激活的DC、 pDC及Th17细胞呈正相关。实验验证结果显示肺气肿小鼠肺组织IL1RN、 S100A8和S100A9的mRNA相对表达量上调。结论 IL1RN、 S100A8和S100A9可能是DC在COPD发病机制中的核心基因,为后续COPD的免疫治疗提供潜在靶点和理论依据。

单细胞DNA甲基化测序数据处理流程与分析方法

单细胞DNA甲基化测序技术近年来取得了飞速发展,在揭示细胞间异质性及表观遗传学调控机制方面发挥着重要作用。随着测序技术的进步,单细胞甲基化数据的质量与数量也在不断提高,标准化的预处理流程与合适的分析方法对确保数据的可比性与结果的可靠性尤为关键。然而,目前尚未形成一套完整的数据分析流程来指导研究人员对现有数据进行挖掘。本文系统综述了单细胞甲基化数据预处理步骤和分析方法,简要介绍了相关算法和工具,并探讨了单细胞甲基化技术在脑科学、血细胞分化及癌症研究中的应用前景,旨在为研究人员分析数据时提供指导,推动单细胞甲基化测序技术的发展和应用。

单细胞RNA测序技术及其在医学研究中的应用

单细胞RNA测序技术在近10年来迅速发展,技术在不断地革新,新的技术层出不穷。单细胞RNA测序技术在医学科研领域的探索中起着重要的作用,利用单细胞RNA测序不仅可以构建细胞图谱、鉴定细胞亚群以及分析细胞的异质性和细胞间的通讯来揭示相关疾病的分子机制,还可以依赖此技术设计靶向药物来指导肿瘤等疾病的治疗。单细胞RNA测序的技术的革新以及与其他技术的结合可以挖掘出更加丰富的生物学信息,为医学科研领域做出贡献,单细胞RNA测序技术具有广阔的应用前景。

基于单细胞测序技术分析上皮细胞相关基因与卵巢癌患者预后的关系

目的基于上皮细胞标志物的表达构建1个多基因风险评分来评估卵巢癌患者的预后。方法对卵巢癌单细胞测序数据进行降维、聚类,识别上皮细胞标记物、恶性和非恶性标记物。使用回归分析筛选与预后相关的上皮细胞标记基因以构建风险评分模型,基于风险评分将患者分为高、低风险(H.Risk、L.Risk)组,用于预测卵巢癌患者的预后。结果构建了1个4个基因(EPCAM、CLDN4、CXCR4和TIMP3)的风险评分模型。生存分析表明在试验队列和验证队列中H.Risk组患者的OS均比L.Risk组患者差(P<0.05)。途径富集分析显示,高、低风险组之间的差异基因与免疫抑制和恶性进展相关,包括细胞粘附、细胞外基质、神经活性配体-受体相互作用、钙信号通路、转化生长因子-β等。结论通过bulkRNA-seq和scRNA-seq数据的综合分析提出了1种基于上皮细胞亚群标记基因的风险评分模型,并可能为卵巢癌患者提供潜在的治疗靶点。

单细胞测序和空间转录组技术在口腔医学的应用进展

单细胞测序和空间转录组技术在生命科学领域的应用是近年的研究热点,通过联合单细胞测序及空间转录组技术,能够在单细胞水平揭示细胞特定空间位置上的信息,以进一步探究疾病发生发展的机制及疾病的防治。在口腔医学领域,这一技术已被应用于口腔组织干细胞、口腔组织发生发育、口腔微生物及各类口腔疾病的研究中。该文阐述了单细胞测序和空间转录组技术在口腔领域的应用进展并展望两者联合应用的前景,以期为口腔疾病的诊疗提供新思路。

单细胞转录组测序技术与椎间盘退变的发病机制

背景:椎间盘退变在临床上被认为是引起下腰痛的主要病因,但由于椎间盘退变发病机制尚不明确,目前仍缺乏有效手段来延缓疾病进展。单细胞转录组测序技术可以在单个细胞水平对mRNA进行扩增和测序,揭示单个细胞的基因表达强度,根据细胞的异质性发现组织中的不同细胞亚群,在分子水平上研究椎间盘退变的发病机制,为其早期诊断和治疗提供新的理论依据。目的:介绍了单细胞转录组测序技术的基本原理并综述了近年来单细胞转录组测序技术在椎间盘退变发病机制中的研究进展。方法:应用计算机系统检索PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库中2012-2022年出版的文献,英文检索词为:“single-cell RNA sequencing,intervertebral disc degeneration,sequencing technology”;中文检索词为“单细胞转录组测序,椎间盘退变,测序技术”。排除重复、质量较差及不相关的文献,最终纳入70篇文献进行综述分析。结果与结论:①鉴定了稳态软骨样细胞、肥大软骨样髓核细胞、纤维髓核细胞等新型细胞亚群,识别了这几种细胞亚群的标记基因、转录因子,并阐述了这几种细胞亚群在椎间盘退变发生发展过程中的功能及分化轨迹和细胞命运,同时提出了祖细胞概念,确定了具备祖细胞特性的细胞亚群,在小鼠体内验证了该细胞亚群治疗椎间盘退变的有效性。②识别了兼具软骨特性和纤维特性的纤维软骨样纤维环细胞和纤维环干细胞,并在体外结合纤维软骨诱导剂和丝素蛋白及透明质酸制备了一种新型复合水凝胶,通过小鼠体内实验验证了这种水凝胶既能修复纤维环组织也能恢复软骨基质,对于椎间盘退变有显著治疗效果。③在终板软骨组织中发现了调节性软骨细胞,其在椎间盘退变进展中出现2种截然不同的命运并明确了2种命运中的差异基因,细胞间通讯分析表示调节性软骨细胞与内皮细胞之间互相作用从而促进血管生成。④在退变椎间盘组织中鉴定出巨噬细胞、T细胞、髓系祖细胞和嗜中性粒细胞等免疫细胞,证明了椎间盘退变过程中存在免疫反应,并发现载脂蛋白诱导了巨噬细胞M1和M2亚型的极化,这种极化过程通过MIF信号通路放大炎症反应来影响髓核祖细胞的活性。

基于生物信息学及单细胞测序构建心肌梗死与铜死亡相关基因的风险模型并探究其免疫机制

目的:整合铜死亡基因和GEO数据库相关芯片,分析铜死亡基因、免疫浸润与心肌梗死(MI)之间的关联性,构建风险预测模型,预测西药及中药,分析miRNA-mRNA调控网络,为今后MI相关的铜死亡机制及免疫浸润研究提供新的方向。方法:通过GEO数据库检索符合条件的MI相关芯片,对其进行标准化处理及MI相关的铜死亡基因筛选,基于处理后的基因表达矩阵进行免疫浸润分析和量化,分析免疫浸润细胞及功能之间的相关性,以及它们在MI组和对照组中的差异性,筛选出在免疫浸润中与MI最相关的铜死亡基因,并构建风险模型,分析铜死亡基因在MI中的风险概率,通过Enrichr网站和Coremine Medical数据库对MI铜死亡相关基因进行西药及中药预测。最后通过miRTarBase、Starbase及Targetscan数据库预测FDX1及SLC31A1的上游miRNA,并构建miRNA-mRNA调控网络。结果:免疫浸润相关性结果显示,Tfh细胞和B细胞呈最强的正相关性(r=0.68),调节性T细胞和iDC呈最强的负相关性(r=-0.63);免疫浸润差异性分析显示,细胞层面MI组中肥大细胞、NK细胞和Th1细胞之间差异最为显著(P<0.001),功能层面APC共抑制、MHCⅠ等方面的差异最为显著(P<0.001);筛选出免疫细胞与免疫功能相关性最高的6个基因分别是ATP7A、DLD、FDX1、LIAS、LIPT1和SLC31A1,其中风险模型结果显示,高水平的FDX1和SLC31A1与MI的发生风险呈负相关;通过数据库比对共预测到21种西药和30种传统药物;miRTarBase、Starbase及Targetscan数据库共预测到包括has-miR-122-5p等在内的9个MI铜死亡相关基因上游miRNAs。结论:Tfh细胞、B细胞、副炎症、Ⅰ型干扰素反应等相关免疫细胞和功能可能在MI的发病及预后中存在重要调控作用;FDX1及SLC31A1作为铜死亡的关键基因与MI发生风险存在关键的负相关关系。包括螺旋藻、羊肝、温莪术、片姜黄和郁金在内的30种传统中药可能具有治疗MI的潜在价值;最后,包括has-miR-122-5p在内的9个miRNAs可能在铜死亡中发挥重要的MI调控作用。

单细胞RNA测序技术在肺癌肿瘤微环境研究中的进展

免疫微环境对肿瘤的发生发展起着关键作用。近年来,随着高通量测序技术的飞速发展,研究人员对肿瘤微环境中的免疫细胞组成及其功能有了更深入的了解。然而,传统的群体测序技术难以解析单个细胞层面的异质性,限制了对肿瘤微环境复杂性的全面理解。单细胞RNA测序技术的兴起,为揭示肺癌免疫微环境的异质性带来了新的机遇。当前以T细胞为中心的免疫治疗在临床中容易出现免疫原性耐药或者免疫相关性肺炎等影响预后的副作用,其关键因素是肿瘤微环境中免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用发生了变化。而单细胞RNA测序技术可以从细胞间互作、拟时序分析等角度揭示肿瘤微环境中不同亚群间的起源与作用,进而发现新的细胞亚群或新生生物标志物,为揭示免疫治疗的耐药及疗效监测等提供新的途径。该综述系统回顾了单细胞RNA测序技术在揭示肺癌特别是免疫治疗后肺癌微环境异质性方面的最新研究进展,为促进肺癌免疫治疗的精准化与个体化提供参考。

基于单细胞转录组测序的鹿茸生长中心细胞异质性研究

为了从单细胞水平探究梅花鹿鹿茸生长中心中细胞类型和基因表达的差异,即细胞异质性,试验采用单细胞转录组测序的方法,对生长75 d的梅花鹿鹿茸生长中心进行单细胞转录组分析,鉴定细胞类型,并对不同类型细胞进行基因表达模式、基因功能富集分析。结果表明:鹿茸生长中心包含了内皮细胞、周细胞、间充质细胞、免疫细胞、软骨细胞和成骨细胞等6种细胞类型,其中内皮细胞特异性表达PECAM1和VWF基因;周细胞特异性表达ABCC9和KCNJ8基因;间充质细胞高表达PRRX1和POSTN基因;免疫细胞特异性表达PTPRC和LCP1基因;成骨细胞特异性表达PHEX基因;软骨细胞特异性表达IGF1R基因。说明鹿茸的生长中心有着丰富的细胞类型,鹿茸的生长发育需要这些细胞的协调作用。