單細胞轉錄組“遍地開花”,多組學聯合“如虎添翼”-自主發布-資訊-生物在線

單細胞轉錄組“遍地開花”,多組學聯合“如虎添翼”

作者:上海中科新生命生物科技有限公司 2021-12-22T14:03 (訪問量:6183)


近幾年來,單細胞轉錄組測序技術一直是頂刊討論熱度極高的話題。單細胞轉錄組測序,不僅可以研究細胞之間的異質性,還可以得到基因的表達譜信息等。但生命活動是一個復雜的動態變化過程,僅靠單個組學層面的研究不足以全面體現生命進程的變化。因此,我們精心梳理了多篇高分文獻,總結了單細胞轉錄組與傳統組學技術的多組學聯合思路。

聯合策略

1. 單細胞轉錄組+bulk 轉錄組+蛋白組+代謝組,中心法則全解析

利用轉錄組+蛋白組+代謝組三組學聯合研究模式,可以更有效挖掘表型-基因之間的調控關系。然而,細胞是生命活動的基本單元,對細胞的精確認知是理解細胞在生理和病理過程中功能的先決條件。在組織、器官或個體中,細胞具有非常大的異質性,而傳統的研究手段針對大量細胞進行分析,得到的是大量細胞的平均結果,無法區分不同細胞對于整體結果的具體貢獻值,從而忽視或掩蓋了單個細胞的異質性,不能完全捕捉細胞的復雜性、多樣性以及功能的不同。轉錄組-蛋白組-代謝組,聯合單細胞轉錄組可以全方位、多層次、立體化的描繪復雜的生物學進程,成為解析生命進程的有力工具。
文獻案例一

◆ 技術路線

在這項研究中,作者使用單細胞轉錄組學和蛋白質組學來量化 30 種細胞類型的細胞活動狀態的變化,并系統繪制了小鼠肺細胞衰老譜圖。

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【單細胞多組學】Nat Commun | 單細胞轉錄組學+蛋白質組學揭示肺衰老機制

文獻案例二


◆ 技術路線

該研究通過構建肥胖小鼠模型,并利用單細胞轉錄組測序、蛋白質組、代謝組等技術揭示了在高脂肪飲食條件下,腫瘤細胞可以重塑腫瘤微環境中的系統代謝途徑,間接的影響免疫細胞的腫瘤浸潤以及抗腫瘤免疫。

◆ 詳細解讀(點擊文章題目進行查看)

Cell |【單細胞多組學】揭示肥胖竟會抑制腫瘤免疫?

文獻案例三


◆ 技術路線


Th2 細胞在過敏癥(如哮*)中起致病作用,但目前仍缺乏其轉錄譜相關研究。本文通過單細胞轉錄組測序技術闡明對室內塵螨有反應的 Th2 細胞中獨特的基因表達特征,并結合代謝組學表明致病性氣道 Th2 細胞高度富集與脂質代謝相關的基因。

文獻案例四

◆ 技術路線


心力衰竭(HF)是急性心肌梗死(MI)的最常見的遠期并發癥。了解與MI后HF相關的血漿蛋白及其基因表達可能會為發現生物標志物和藥物靶標確定新的候選對象。研究人員通過大規模人血漿蛋白質組學,結合單細胞分辨率下與無偏倚的心臟轉錄組學交叉分析,為進一步進行MI后HF的機制研究和臨床驗證試驗提供優先考慮的蛋白質候選物。


2. 單細胞轉錄組+16s/宏基因組+代謝組,腸道系統免疫全家福

基于腸-靶軸的多組學系統生物學研究是深入揭示腸道微生物功能的重要研究手段。其中,免疫系統作為一個全局性的系統,它與各種疾病與健康水平都息息相關。因此,腸-免疫軸的研究正如火如荼地展開。然而,免疫細胞的種類非常復雜,傳統的轉錄組、蛋白質組等技術手段很難精確表征免疫系統的響應機制。而單細胞轉錄組測序不僅可以區分不同樣本的免疫細胞亞型比例差異,也可以檢測特定細胞亞型中的差異表達基因。當結合其它腸道微生物研究常用的組學手段,如擴增子測序,宏基因組,代謝組等,單細胞多組學聯合可以幫助研究者們更好地描繪腸道微生物介導的免疫調控機制。

文獻案例一

◆ 技術路線

該研究利用微生物組、代謝組、單細胞轉錄組等技術系統闡明了基于“次級膽汁酸-pDCs-I型干擾素-Ly6C單核細胞”的腸-免疫軸調控途徑,為揭開腸道微生物免疫機制的神秘面紗提供了關鍵信息。

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Cell | 單細胞多組學揭示腸道微生物幫助免疫系統抵抗病毒感染機制


文獻案例二


◆ 技術路線


該研究通過16s、宏基因組、宏蛋白組、質譜流式、代謝組等多維數據確定了兩種針對微生物群的飲食干預措施如何影響健康成人的人體微生物組,發現富含發酵食物的飲食方式或能增強機體腸道菌群的多樣性并降低炎性標記物的水平。

◆ 詳細解讀(點擊文章題目進行查看)

Cell | 腸道微生物又立功了:泡菜配酸奶,提升免疫力


文獻案例三

宿主微生物組在腸道中的定殖對B細胞活化和抗體分泌至關重要,腸道微生物作為體內最大的異源抗原在塑造B細胞抗原受體組庫作用的相關研究備受關注,但是該方向的深入探討受限于微生物組的高度復雜多樣性和B細胞組庫的高度個體差異化。近日,一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中,來自伯爾尼大學等機構的科學家們通過單一種類、可控、可逆的細菌菌群刺激無菌小鼠,并利用單細胞測序技術深入闡釋了菌群在粘膜免疫系統和系統性免疫系統中通過不同的作用方式參與B細胞抗原受體組庫形成過程,以及由此帶來的針對宿主微生物組不同的B細胞免疫活化和作用方式。

文獻案例四

◆ 技術路線

微塑料 (MPs) 作為廣泛的污染對水生生物構成了高風險。然而,目前對 MP 毒性的理解是基于細胞群來測量的。該研究使用單細胞 RNA 測序來確定暴露于三種大小PS-MP的斑馬魚腸道細胞的轉錄組異質性,并結合腸道微生物群的變化,結果發現三種大小的 PS-MP 都誘導了腸道免疫細胞的功能障礙(包括對吞噬體的影響和免疫系統過程的調節)并增加了病原菌的豐度。


通過盤點多篇高水平的單細胞多組學研究成果,我們整理出了關于單細胞多組學聯合解決方案的研究思路:
在此基礎上,【中科新生命】推出單細胞多組學聯合解決方案,通過單細胞轉錄組與蛋白和代謝層面的組學結合,為科研人員了解細胞的特性與功能、深入理解生命現象的深層機制等提供前所未有的新視角和方案。熱忱歡迎感興趣的老師前來咨詢洽談!

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