單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序沒你想的那么復(fù)雜，小的樣本量即可搞定

發(fā)稿時間：2019-04-19來源：天昊生物

昨天我們總結(jié)了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的部分研究策略，其中提到了一項研究思路：“藥物處理前后/誘導(dǎo)前后細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組變化”，從這個思路中也能看出樣本設(shè)置比較簡單，即處理前后/誘導(dǎo)前后的樣本。下邊就為您簡單介紹這樣思路下的一篇Cell Reports（IF: 8.032）的文章。

2018年3月洛杉磯西奈醫(yī)學(xué)中心的團(tuán)隊于Cell Reports雜志發(fā)表了題為“Single-Cell Deconvolution of Fibroblast Heterogeneity in Mouse Pulmonary Fibrosis”的文章，利用10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)（scRNA-seq）揭示了小鼠肺纖維化（Pulmonary fibrosis）過程中成纖維細(xì)胞（Fibroblast）的異質(zhì)性。

文章的設(shè)計正如上所述，比較簡單：利用博來霉素（Bleomycin）誘導(dǎo)小鼠肺纖維化，然后經(jīng)組織解離和分選，利用10x Genomics scRNA-seq比較正常肺和纖維化肺中的間充質(zhì)細(xì)胞（Mesenchymal cells, MCs）的差異（Figure1）。

Figure1 實驗設(shè)計流程圖

正常肺（D0）和纖維化肺（D21）中分析的間充質(zhì)細(xì)胞數(shù)量分別為1,943和3,386個，基于已知的marker基因的表達(dá)可將細(xì)胞類型分為6種和7種，以t-SNE圖和Heatmap展示如Figure2。

Figure2 單細(xì)胞測序揭示MCs聚類信息

然后文章以相同的分析模式分別剖析了各細(xì)胞亞型，包括肌成纖維細(xì)胞（Myofibroblasts, Figure3）、Col13a1高表達(dá)的基質(zhì)成纖維細(xì)胞（Matrix fibroblasts）、Col14a1高表達(dá)的基質(zhì)成纖維細(xì)胞、脂成纖維細(xì)胞（Lipofibroblasts）、間充質(zhì)祖細(xì)胞（Mesenchymal Progenitors）、間皮細(xì)胞（Mesothelial Cells）、Pdgfrb高表達(dá)的成纖維細(xì)胞（Figure4）、內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial

Cells）。分析的內(nèi)容主要包括相應(yīng)細(xì)胞類型的marker基因表達(dá)、正常肺和纖維化肺中代表性marker基因展示、代表性的lncRNA表達(dá)結(jié)果、差異表達(dá)基因的熱圖展示及轉(zhuǎn)錄因子相關(guān)基因表達(dá)情況。Figure3和Figure4分別僅以肌成纖維細(xì)胞和Pdgfrb高表達(dá)的成纖維細(xì)胞展示結(jié)果。

Figure3 肌成纖維細(xì)胞基因表達(dá)特征

（A and B）肌成纖維細(xì)胞t-SNE可視化結(jié)果；（C）已知的marker基因表達(dá)差異；（D and E）D0和D21樣本中肌成纖維細(xì)胞差異表達(dá)基因小提琴圖；（F）部分lncRNA表達(dá)信息；（G）顯著差異表達(dá)基因熱圖展示，包括細(xì)胞外的和質(zhì)膜編碼基因；（H and I）肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)特征

Figure4 Pdgfrb高表達(dá)的成纖維細(xì)胞基因表達(dá)特征

最后基于自組織映射（SOMs）機(jī)器學(xué)習(xí)（machine learning）方法利用單細(xì)胞R分析工具（SCRAT）確定肺纖維化過程中每個MCs亞群的基因集特征，在正常（Figure5A）和肺纖維化（Figure5B）的條件下MC亞型顯示了特定的基因特征，包括細(xì)胞外區(qū)域（extracellular region）、細(xì)胞外空間（extracellular space）、核糖體（ribosome）、質(zhì)膜（plasma membrane）等。對MCs利用SCRAT進(jìn)行擬時軌跡分析發(fā)現(xiàn)D0和D21狀態(tài)下呈現(xiàn)不同的譜系層次（Figure5C and D）。

Figure5 MCs亞群基因集分析和擬時分析

文章中結(jié)合已有的有關(guān)間充質(zhì)細(xì)胞的單細(xì)胞測序結(jié)果與本次實驗結(jié)果進(jìn)行了比較分析，同時進(jìn)行了深入的討論。總體上來看文章的實驗設(shè)計思路清晰明了，誘導(dǎo)前后的兩個樣本單細(xì)胞分析數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分析內(nèi)容較為簡單，但是詳細(xì)比較和討論了該領(lǐng)域的研究結(jié)果，在細(xì)胞分選和小鼠模型的構(gòu)建上比較嚴(yán)格，為其它研究方向特別是利用模式動物篩選藥物觀察哪類細(xì)胞在處理過程中發(fā)生重要變化提供了良好的借鑒！

天昊生物具有多年基因組、轉(zhuǎn)錄組和表觀組等多組學(xué)檢測與分析的經(jīng)驗，現(xiàn)推出的10x Genomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序可為您提供專業(yè)的科研服務(wù)及個性化的單細(xì)胞信息挖掘，期待成為您單細(xì)胞測序分析的優(yōu)質(zhì)服務(wù)提供商！

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