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头条~2017单细胞大事件

2018-01-12

随着研究的逐步深入,在整体水平分析一个细胞群体内基因表达水平已不能满足科研需求,越来越多的研究者把目光聚焦到单细胞水平。2017年众多研究者利用单细胞技术取得了丰硕成果,各项大型计划的提出更是“引爆”了单细胞测序新时代,下面小编就来给大家盘点一下2017单细胞研究大事件


技术革新

01单细胞扩增新技术LIANTI

2017年4月谢晓亮团队在Science上发表文章报道其研究成果:一种新型的单细胞基因组线性扩增的方法—LIANTI(Linear Amplification with Transposon Insertion)。新方法采用转座子插入线性扩增法(图1),消除传统方法的扩增偏好性及错误率,并能在千碱基分辨率检测微小CNV,同时能在单细胞的层面实现SNV的检测。


图1 LIANTI技术原理图1 LIANTI技术原理


02DroNc-Seq 技术

张锋和Aviv Regev团队基于2016年Science论文中的sNuc-Seq(single-nucleus RNA-seq)技术,结合微流体原理,将单细胞与带有barcode的微珠一起包裹在微滴中,开发出DroNc-seq技术,实现对复杂组织基因表达的大规模平行测定。该成果发表于Nature Methods

03Single-cell COOL-seq技术

汤富酬课题组在题为“Single-cell multi-omics sequencing of mouse early embryos and embryonic stem cells”的论文中,研发出Single-cell COOL-seq(chromatin overall omic-scale landscape sequencing)技术(图2),实现了对同一个单细胞进行多个层面(染色质状态、核小体定位、DNA甲基化、基因组拷贝数变异和染色体倍性)的基因组和表观基因组特征的分析。


图2 Single-cell COOL-seq技术原理图2 Single-cell COOL-seq技术原理


肿瘤相关研究

2017年科研工作者们借助单细胞测序技术在肿瘤免疫、肿瘤转移机制、肿瘤异质性等研究方面进行了深入探究。在Cell文章 “Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing” 中,运用单细胞转录组测序技术对肿瘤浸润淋巴细胞进行了系统研究,绘制了详实的肝癌免疫细胞图谱(图3)。通过对各个细胞基因表达情况及其T细胞受体(TCR)序列进行系统、整合分析,发现在肝细胞瘤微环境中,存在11个T细胞亚型,每个亚型在不同部位的分布不同,其分子特征也不同。

图3 利用单细胞测序技术研究肝癌浸润T细胞图3 利用单细胞测序技术研究肝癌浸润T细胞

“Decoupling genetics, lineages, and microenvironment in IDH-mutant gliomas by single-cell RNA-seq” 一文中,通过单细胞转录组测序的方法分析了神经胶质瘤细胞的基因型、表型及肿瘤微环境,定义了IDH突变的胶质瘤的肿瘤结构(图4)。

图4 单细胞转录组测序研究IDH突变胶质瘤的肿瘤结构图4 单细胞转录组测序研究IDH突变胶质瘤的肿瘤结构


神经发育相关研究

2017年11月,斯坦福大学骆利群教授领导的研究小组在Cell上发表的论文中,首次将单细胞测序运用到了模式动物果蝇上,并成功对果蝇嗅觉神经元进行了细胞分类。

图5 单细胞转录组测序探究果蝇嗅觉神经元亚型图5 单细胞转录组测序探究果蝇嗅觉神经元亚型

Salk生物研究所团队利用单细胞全基因组甲基化测序技术对小鼠和人类额叶皮质样本中6000多个神经元进行分析。通过甲基化标记,研究人员发现小鼠额叶皮质样本中存在16种神经元亚型,而人类大脑中存在21种神经元亚型。研究成果发表于Science


人类细胞图谱计划

2017年10月16日,与“人类基因组计划”相媲美的“人类细胞图谱计划”首批拟资助的38个项目正式公布,清华大学张学工实验室凭借丰富的单细胞转录组生物信息分析经验成功获得部分项目基金,成为唯一一个承担该项目的中国科学家团队。该计划首批项目研究内容包括:brain, immune system, tissue handling & processing, gastrointestinal, skin, technological development。

在肿瘤研究方面,目前已成功绘制了头颈癌的第一个细胞图谱,并定义了与肿瘤转移相关的细胞亚型,为攻克头颈肿瘤的转移提供了重要线索(图6)。在组织发育研究层面,利用单细胞转录组测序的方法,揭示了小肠上皮组织中之前未知的细胞亚型,详细阐释了细菌和病原体入侵感染时,小肠上皮发生的变化,于Nature上发布了首张小肠细胞图谱(图7)。目前,人脑综合基因表达图谱也绘制完成,相应结果发表于Science(图8)。

图6 头颈癌肿瘤微环境细胞图谱绘制图6 头颈癌肿瘤微环境细胞图谱绘制


图7 小肠上皮细胞亚型分析图7 小肠上皮细胞亚型分析


图8 人脑发育细胞类型分析图8 人脑发育细胞类型分析


安诺声音

作为国内单细胞测序技术整体解决方案的先锋,安诺优达在不断稳定优化单细胞转录组测序技术、单细胞基因组测序技术的同时,安诺基因2017年成功研发升级了全新产品:单细胞外显子组测序

单细胞全转录组测序。新鲜血液加入后,进一步丰富了安诺单细胞产品类型,目前安诺基因单细胞多组学研究解决方案已经丰富至三大组学(基因组、转录组、表观组),能够有针对性并准确服务于不同的研究领域及研究策略,使得科研工作者可以更深入地了解细胞间的异质性。

图9 安诺单细胞测序技术类型图9 安诺单细胞测序技术类型


在科研方面,安诺基因与法国居里研究所合作,利用单细胞测序技术探究X染色体失活以及再活化机制,研究发现,X染色体失活由Xist主导,敲除Xist导致剂量补偿失败对植入后胚胎有致命性影响。深入挖掘,发现E4.0内细胞团明显分为原始内胚层细胞、外胚层细胞两大类,其中只有外胚层细胞会出现基于Xist表达及H3K27me3 富集程度下降的X染色体再活化现象。研究成果分别于2017年1月及11月发表于Nature Structure & Molecular BiologyNature Communications

图10 X染色体失活及再活化模型图10 X染色体失活及再活化模型


安诺基因单细胞测序高分文章列表安诺基因单细胞测序高分文章列表

未来已来,安诺期待与您携手,迎接单细胞研究新时代!

参考文献[1] Chen C, Xing D, Tan L, et al. Single-cell whole-genome analyses by linear amplification via transposon insertion (LIANTI)[J]. Science, 2017, 356(6334):189-194.

[2] Habib N, Avraham davidi I, Basu A, et al. Massively parallel single-nucleus RNA-seq with DroNc-seq[J]. Nature Methods, 2017, 14(10):955-958.

[3] Guo, F., Li, L., Li,J., et al. Single-cell multi-omics sequencing of mouse early embryos and embryonic stem cells[J]. Cell Res, 2017, 27: 967-988.

[4] Zheng, C., Zheng, L.,Yoo, J.K., et al. Landscape of infiltrating T cells in liver cancer revealed by single-cell sequencing[J]. Cell, 2017, 169: 1342-1356.

[5] Gao, Y., Ni, X., Guo,H., et al. Single-cell sequencing deciphers a convergent evolution of copy number alterations from primary to circulating tumor cells[J]. Genome Res, 2017, 27: 1312-1322.

[6] Puram, S.V., Tirosh,I., Parikh, A.S., et al. Single-Cell transcriptomic analysis of primary and metastatic tumor ecosystems in head and neck cancer[J]. Cell, 2017, 172:1-14.

[7] Haber, A.L., Biton, M., Rogel, N., et al. A single-cell survey of the small intestinal epithelium[J]. Nature, 2017, 551: 333-339.

[8] Nowakowski T J, Bhaduri A, Pollen A A, et al. Spatiotemporal gene expression trajectories reveal developmental hierarchies of the human cortex[J]. Science, 2017, 358(6368):1318-1323.

[9] Venteicher A S, Tirosh I, Hebert C, et al. Decoupling genetics, lineages, and microenvironment in IDH-mutant gliomas by single-cell RNA-seq[J]. Science, 2017, 355(6332).

[10] Li H, Horns F, Wu B, et al. Classifying drosophila olfactory projection neuron subtypes by single-cell RNA sequencing[J]. Cell, 2017, 171: 1206-1220.

[11] Luo C, Keown C L, Kurihara L, et al. Single-cell methylomes identify neuronal subtypes and regulatory elements in mammalian cortex[J]. Science, 2017, 357:600-604.

[12] Borensztein M, Syx L, Ancelin K, et al. Xist-dependent imprinted X inactivation and the early developmental consequences of its failure[J]. Nature Structural & Molecular Biology, 2017, 24(3):226-233.

[13] Borensztein M, Okamoto I, Syx L, et al. Contribution of epigenetic landscapes and transcription factors to X-chromosome reactivation in the inner cell mass[J]. Nature Communications, 2017, 8(1):1297.


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