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Nature等顶刊文章是如何进行单细胞分析的？

基迪奥生物 · 公众号 · · 2024-11-03 11:00

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单细胞转录组在细胞水平上展示了细胞中转录本差异变化，在发育生物学、肿瘤异质性、神经系统疾病、药物研发、动植物遗传育种等领域应用广泛。而基迪奥拥有丰富的单细胞项目经验，可针对客户的实际需求和样本情况，定制专属的个性化分析方案，且已有大量的高分文章产出，详细可参考《来看看大佬们的最新单细胞文章怎么发！》一文。

接下来，再为大家分享6篇经典的心血管研究相关顶刊文章，欢迎有相关意向的老师咨询。

案例1

单细胞测序和空间成像技术构建高分辨率人类心脏空间单细胞图谱

英文标题： Spatially organized cellular communities form the developing human heart

发表期刊： Nature

发表时间： 2024年3月

技术策略： scRNA-seq, MERFISH

影响因子： 50.5

物种样本： 人心脏

DOI： 10.1038/s41586-024-07171-z

本研究将单细胞RNA测序与MERFISH相结合，绘制了发育中人类心脏的高分辨率的单细胞和空间心脏细胞图谱。研究发现，许多心脏细胞类型能进一步确定为特定群落的亚群，其中心室心肌细胞亚群在整个心室壁上表现出极度复杂的层次结构，并与其他细胞亚群一起形成了几个细胞群落。研究揭示了在心室壁形态发生过程中对心脏细胞亚群空间组织起协调作用的多细胞信号通路。

图1. 分子和空间人类心脏细胞图谱揭示了心脏发育过程中的各种细胞群

案例2

单细胞测序揭示新的调控心肌纤维化转录因子

英文标题： PBX/Knotted 1 homeobox-2 (PKNOX2) is a novel regulator of myocardial fibrosis

发表期刊： Signal Transduction and Targeted Therapy

发表时间： 2024年4月

技术策略： snRNA-seq

影响因子： 40.8

物种样本： 人心脏

DOI： 10.1038/s41392-024-01804-5

前人已经做了很多努力来通过单核RNA测序来揭示人类心脏的细胞异质性。然而，由于检测转录因子的限制，心脏转录调控网络还没有被系统地描述。本研究优化了分离细胞核和单核RNA测序的流程，建立了心肌单核RNA测序分析的高质量流程。描述了主要心脏细胞亚型的转录调控网络，并确定PKNOX2是一种抑制纤维化的新调节因子，也是未来研究的潜在治疗靶点。

图2. 人类心脏细胞组成的无偏特征

案例3

单细胞测序循环造血干/祖细胞亚群有助于人类造血平衡

英文标题： Circulating Hematopoietic Stem/Progenitor Cells subsets contribute to human hematopoietic homeostasis

发表期刊： Blood

发表时间： 2024年5月

技术策略： scRNA-seq

影响因子： 21.0

物种样本： 人心脏

DOI： 10.1182/blood.2023022666

在生理条件下，很少循环造血干/祖细胞存在于外周血中，但它们对人类造血的贡献仍未知。通过整合免疫表型、单细胞转录组以及整合位点克隆追踪，本研究揭示了人类cHSPC亚群的生物学特性和转录特征与它们的骨髓(BM)对应物的关系。并且发现随着年龄的增长，cHSPCs的细胞数量减少，原始、淋巴和红细胞亚群增多，显示出预激活的转录和功能状态。

图3. 人类HSPC亚群的单细胞转录和表型分析

案例4

单细胞测序揭示经典Wnt信号通路诱导功能性房室结细胞分化

英文标题： Canonical Wnt signaling directs the generation of functional human PSC-derived atrioventricular canal cardiomyocytes in bioprinted cardiac tissues

发表期刊： Cell Stem Cell

发表时间： 2024年3月

技术策略 ： scRNA-seq

影响因子： 19.8

物种样本： 人心脏

DOI： 10.1016/j.stem.2024.01.008

本研究通过利用单细胞RNA测序分析和3D生物打印技术，发现规范Wnt信号的阶段特异性激活产生了人类多能干细胞的功能性AVC心肌细胞。这些心肌细胞表现出形态学特征并表达AVC心肌细胞的分子标记，包括转录因子TBX2和MSX2。这些发现不仅将标准Wnt信号识别为体外AVC心肌细胞分化的关键调节因子，更重要的是为功能性人类心脏的生物制造提供了关键的细胞来源。

图4. ScRNA-seq揭示了Wnt激活的hPSC衍生细胞中的AVCLCM群体

案例5

IRG1- 衣康酸轴保护机体免受胆固醇引起的炎症和动脉硬化

英文标题： The IRG1–itaconate axis protects from cholesterol-induced inflammation and atherosclerosis

发表期刊： PNAS

发表时间： 2024年4月

技术策略： scRNA-seq

影响因子： 9.4

物种样本： 人冠状动脉

DOI： 10.1073/pnas.2400675121

这篇文章主要探讨了免疫响应基因（IRG1）及其代谢产物itaconate（衣康酸）在调节动脉粥样硬化炎症中的作用。通过scRNA-seq揭示了IRG1在免疫细胞中的丰度变化，及在疾病中的调控机制。通过靶向代谢组检测了小鼠骨髓来源巨噬细胞中衣康酸的绝对含量，与IRG1表达趋势一致。之后验证了衣康酸衍生物可以作为治疗的补充。

图5. IRG1在免疫细胞中表达并随着人类和小鼠动脉粥样硬化的进展而减弱

案例6

单细胞测序揭示内皮细胞的转录特征和ENO1在血流紊乱反应中的作用

Nature等顶刊文章是如何进行单细胞分析的？

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