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非癌疾病研究如何进行单细胞转录组分析？

基迪奥生物 · 公众号 · · 2024-12-23 18:01

正文

作为近年最火热的组学技术，单细胞转录组分析在疾病研究特别是癌症研究领域有着广泛的应用，详细可参考《2024肿瘤研究单细胞前沿文章分享》、《来看看大佬们的最新单细胞文章怎么发！》、《如何使用单细胞助力医学研究？》等文章。

那么，对于非癌疾病（如糖尿病、精神疾病、流感感染等）如何进行单细胞分析呢？接下来，为大家分享6篇2024最新的单细胞案例文章供大家参考。另外，基迪奥拥有丰富的单细胞项目经验，已有大量高分文章产出，也欢迎有相关意向的老师咨询。

案例1

人眶额皮质单核转录组揭示衰老和精神疾病的趋同效应

英文标题： Single-nucleus transcriptomic profiling of human orbitofrontal cortex reveals convergent effects of aging and psychiatric disease

发表期刊： Nature Neuroscience

发表时间： 2024年9月

技术策略： snRNA-seq

影响因子： 21.2

物种样本： 人脑

DOI： 10.1038/s41593-024-01742-z

衰老是一个复杂的生物过程，是神经退行性疾病的最大风险因素。精神疾病患者的神经退行性疾病风险也增加。本研究对87名有和没有精神病诊断的个体的眶额皮质中的约80万个细胞核进行了snRNA测序，鉴定了7种主要细胞类型和21种不同细胞类型，包括内皮细胞、神经胶质细胞类型以及兴奋性和抑制性神经元的亚型‌。这项研究阐明了细胞类型特异性效应和年龄相关变化背后的生物学途径，为理解衰老和精神疾病之间的关系提供了新的视角。

图1. 细胞类型的鉴定

案例2

内皮细胞KLF11是一种新的糖尿病动脉粥样硬化保护因子

英文标题： Endothelial KLF11 is a novel protector against diabetic atherosclerosis

发表期刊： Cardiovascular Diabetology

发表时间： 2024年10月

技术策略： scRNA-seq

影响因子 ： 8.5

物种样本： 小鼠动脉内皮细胞

DOI： 10.1186/s12933-024-02473-y

动脉粥样硬化性心血管疾病是糖尿病患者死亡的主要原因，内皮细胞(EC)功能障碍是动脉粥样硬化的起始步骤。scRNA-seq分析表明，在糖尿病条件下动脉粥样硬化形成过程中，KLF11的缺失增加了内皮细胞向间质细胞的转化。研究表明内皮细胞KLF11是一种抗糖尿病动脉粥样硬化的内源性保护因子，这对开发糖尿病相关心血管并发症新疗法有重要的价值。

图2. EC-KLF11缺乏增强糖尿病动脉粥样硬化过程中内皮-间质转化

案例3

单细胞图谱揭示了缺氧诱导因子信号在开颅手术感染中的保守作用

英文标题： Single-cell profiling reveals a conserved role for hypoxia-inducible factor signaling during human craniotomy infection

发表期刊： Cell Reports Medicine

发表时间： 2024年10月

技术策略： snRNA-seq

影响因子： 11.7

物种样本： 人血液、骨瓣、颅内组织等

DOI： 10.1016/j.xcrm.2024.101790

开颅手术是一种常见的神经外科手术，然而与开颅手术感染相关的细胞和分子特征尚不清楚。本研究通过单细胞转录组分析确定了组织白细胞的代谢变化，包括保守的缺氧诱导因子(HIF)信号。使用金黄色葡萄球菌开颅感染的小鼠模型验证了HIF信号的重要性，HIF抑制增加了趋化因子的产生和白细胞募集。最后，面对日益增加的抗生素耐药性，这些发现可能代表着未来有潜力的开颅手术感染治疗靶点。

图3. 开颅手术感染时单核细胞的异质性

案例4

小鼠肠神经元通过5-羟色胺-HTR7信号通路调控肠道浆细胞样树突状细胞的功能

英文标题： Mouse enteric neurons control intestinal plasmacytoid dendritic cell function via serotonin-HTR7 signaling

发表期刊： Nature Communications

发表时间： 2024年10月

技术策略： scRNA-seq

影响因子： 14.7

物种样本： 小鼠肠组织

DOI： 10.1038/s41467-024-53545-2

本研究利用遗传学手段，深入探索了小鼠肠道内5-羟色胺能神经元在调控免疫反应中的具体功能。发现这些神经元回路在调节免疫球蛋白A（IgA）的产生方面扮演着重要角色，并且能够有效增强宿主对口服途径感染的沙门氏菌鼠伤寒的防御能力，而对全身性感染则无显著影响。单细胞RNA测序数据揭示了肠道特定神经元亚群与肠固有层树突状细胞之间存在一种新型的双向通信模式。研究结果展示了肠道5-羟色胺能神经元与肠道免疫稳态之间的紧密相互作用，这种相互作用对于增强黏膜防御机制具有重要意义。

图4. 肠神经元和LPDC之间的双向通讯

案例5

CD38 ⁺ 肺泡巨噬细胞的数量与小鼠肺部结核杆菌的早期控制有关

英文标题： The frequency of CD38 ⁺ alveolar macrophages correlates with early control of M. tuberculosis in the murine lung

发表期刊： Nature Communications

发表时间： 2024年10月

技术策略： scRNA-seq

影响因子： 14.7

物种样本： 小鼠肺叶

DOI： 10.1038/s41467-024-52846-w

结核病是由结核分枝杆菌引起的，由于现有的治疗方法疗效有限，结核病仍然是全球健康面临的一个持久挑战。本研究通过在小鼠模型中进行多模式单细胞RNA测序表明，不同的肺泡巨噬细胞亚群在结核病的发展或控制中发挥着不同的作用。研究结果强调了在感染过程中受感染巨噬细胞群的表型和相对比例的动态变化。这种转变强调了CD38 ⁺ 巨噬细胞的作用，它们与感染控制密切相关。总之，研究结果突显了肺泡巨噬细胞在结核病中的动态作用，并为改进疫苗和疗法开辟了道路。

图5. scRNA-seq时间点分析揭示Mtb感染后不同的巨噬细胞来源和单核细胞-巨噬细胞分化

案例6

流感感染期间使用抗生素损害对继发性细菌性肺炎的免疫力

英文标题：

非癌疾病研究如何进行单细胞转录组分析？

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