9篇高分文章划重点！百万级单细胞测序时代已来临
每个细胞都是一道微光
汇聚便可照亮生命远方
近年来，单细胞测序技术快速发展。随着Chromium X仪器的推出，单细胞测序正式迈入百万规模时代。Chromium X仪器在单细胞测序技术上实现了更高通量的突破，可以一次性实现数百万数量级细胞的表达图谱构建。不仅如此，大通量单细胞测序联合CRISPR、空间转录组等多种技术可用于解析多个组织器官甚至个体所有类型细胞复杂的基因网络及其相互作用，可用于探究疾病发生发展的分子机制，帮助我们在更高的分辨率上认识细胞，理解人类生命形成机制，为将来开发药物、治疗重大疾病等做出贡献。
接下来，科技君给大家总结了九篇高质量的大通量单细胞测序技术应用文章，包括应用于图谱构建、疾病研究和植物等多个研究方向。相信随着科学技术的高速发展，大通量单细胞测序技术的应用将更加广泛，全面助力生物科技创新和人类生命健康。
图 谱
Atlas
01
人类全面胚胎基因表达图谱
发表期刊：Science
影响因子：47.720
发表时间：2020.11
样本类型：72天到129天不等的人类胚胎器官组织样本，共400万个单细胞
研究策略：优化的高通量单细胞转录组测序技术sci-RNA-seq3
研究成果：
1)构建了胎儿组织的基因表达细胞图谱。
2)在多个器官中具有代表性的细胞类型，以及与发育相关的细胞类型趋向于共定位。在77种主要细胞类型中，许多表面蛋白、分泌蛋白、转录因子和非编码RNA表达差异显著。
3)尽管物种不同，但许多人类细胞亚型与小鼠细胞类型匹配达到了1:1。并针对主要细胞类型（包括血液、内皮细胞和上皮细胞）进行了跨组织综合解析。
4)鉴定识别并验证了组织中潜在循环的滋养细胞样细胞和肝母细胞样细胞。
5)对于血细胞，该研究绘制了从造血干细胞到所有主要亚系细胞状态轨迹的多器官图谱。
研究意义：为单细胞受精卵开始的人类细胞类型多样性的研究提供支持。有助于跨越不同细胞类型探索人体基因表达，更好地解析细胞类型及其发育轨迹。
A human cell atlas of fetal gene expression
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba7721
02
人类胚胎全景染色质可及性图谱
发表期刊：Science
影响因子：47.720
发表时间：2020.11
样本类型：72天到129天不等的人类胚胎器官组织样本，共400万个单细胞
研究策略：优化的高通量单细胞测序技术sci-ATAC-seq3
研究成果：
1)构建胎儿组织染色质可及性的细胞图谱。
2)发现了超过一百万个染色质可及位点，其中很多位点只在一些特定细胞中存在。
3)建立了目前已经发表的世界上最大规模的单细胞数据库，并同时囊括了基因表达和染色质可及性的数据。
研究意义：为研究基因变异对于染色质状态的影响，以及人类常见疾病提供了新的思路。
A human cell atlas of fetal chromatin accessibility
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aba7612
03
人类全面单细胞转录组蓝图
发表期刊：Nature
影响因子：49.961
发表时间：2020.03
样本类型：胎儿和成人组织的8大系统，60种组织样本和7种类型的细胞培养物，包括诱导多能干细胞、胚状体细胞、源自人类H9和小鼠OP9细胞共培养物的造血细胞以及胰岛β细胞，共有702,968个单细胞
研究策略：单细胞转录组
研究成果：
1)完整的人体组织数据集被分为102个主要群组、多种组织，包括动脉、气管、胸膜、大网膜、食管和输卵管，均可形成明确的细胞群。
2)内皮细胞在各种组织包括膀胱和肾脏中表达 MHC II 类基因。这种特征表明这些内皮细胞可能具有免疫功能。
3)主要哺乳动物细胞类型的基因表达模式是保守的，约95% 的细胞类型在物种之间具有强相关性。
4)所有转录因子的调控活性分析表明，大部分的转录因子是保守的。
5)搭建了人类细胞蓝图网站（http://bis.zju.edu.cn/HCL/）。
研究意义：首次从单细胞水平全面分析胚胎和成年时期的主要人体器官细胞类型，建立人类细胞图谱。随着细胞图谱的建立，未来我们对疾病发生也许会有更进一步的认识。
Construction of a human cell landscape at single-cell level
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2157-4
04
15种肿瘤的单细胞转录组图谱
发表期刊：Cell
影响因子：41.583
发表时间：2021.02
样本类型：15个癌种内近14万个肿瘤浸润的髓系细胞
研究策略：单细胞转录组
研究成果：
1)刻画出肿瘤浸润髓系细胞类群在不同癌种内的特征图谱。
2)虽然肿瘤相关巨噬细胞在不同癌种内表现出较高的异质性，但不同类型的肿瘤中均存在一群具有促血管生成功能的巨噬细胞类群。
3)具有促血管生成功能的细胞类群的特征标记基因不尽相同，但其转录组具有较高的相似性，而且这个细胞类群与患者的预后具有显著的负相关。
研究意义：首个泛癌种尺度下的单细胞肿瘤免疫图谱研究。揭示了肿瘤微环境的复杂性和多样性，为未来开发新的免疫治疗策略提供了关键的线索和潜在的靶点。
A pan-cancer single-cell transcriptional atlas of tumor infiltrating myeloid cells
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.010
05
小鼠胚胎的大脑结构图谱
发表期刊：Nature
影响因子：49.961
发表时间：2021.07
样本类型：胚胎时期E7到E18的小鼠脑中292,495个细胞
研究策略：单细胞转录组+空间转录组
研究成果：
1)建立了小鼠发育过程中大脑不同细胞状态的图谱。
2)揭示出神经源性向胶质源性转变发生在E12和E16之间。
3)只有前脑细胞对发育轨迹有一定的贡献。
研究意义：该图谱中所提供的发育时间、细胞谱系以及区域特异性的基因表达为遗传靶点的研究提供了关键工具，也为理解神经发育相关的疾病例如脑癌提供了重要平台。
Molecular architecture of the developing mouse brain
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-03775-x
疾病研究类
Disease Research
06
CRISPR+单细胞测序助力发现癌症免疫逃离机制
发表期刊：Nature Genetics
影响因子：38.332
发表时间：2021.03
样本类型：产生已知耐药机制突变的黑色素瘤细胞与接受检查点抑制剂治疗后的患者T细胞共培养后，分离出的抵抗T细胞杀死的218,000个细胞
研究策略：CRISPR+单细胞测序
研究结论：
1)CD58的丧失在多种共培养模型中均导致免疫逃逸，并在ICR黑色素瘤患者的肿瘤中被下调。
2)CD58蛋白的表达不受IFN-γ信号的诱导，并且CD58的丧失在不损害主要组织相容性复合物表达的情况下提供了免疫逃逸，表明它与ICR的已知机制正交。
3)黑色素瘤细胞中CD58的缺失通过三种潜在机制导致免疫逃逸：削弱T细胞的活化，降低T细胞进入肿瘤的能力，以及增加PD-L1的产生。
研究意义：为破译复杂机制提供了研究思路，并发现了潜在的临床上与免疫逃逸有关的机制。为某些患者克服检查点抑制剂耐药性带来了希望。
Multimodal pooled Perturb-CITE-seq screens in patient models define mechanisms of cancer immune evasion
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41588-021-00779-1
07
新冠患者单细胞转录组图谱揭示新冠免疫特征
发表期刊：Cell
影响因子：41.582
发表时间：2021.04
样本类型：来自中国各地的医院的不同患病程度的COVID-19患者的PBMC样本、呼吸系统样本，共146万个细胞
研究策略：单细胞转录组+单细胞免疫组库
研究成果：
1)不同的外周免疫亚型变化与不同的临床特征有关，包括年龄，性别，严重程度和COVID-19的疾病阶段。
2)在多种上皮细胞和免疫细胞中检测到新冠病毒的RNA，并发现其会引起宿主细胞转录的变化。免疫细胞中病毒RNA的量要高于上皮细胞。
3)巨核细胞和外周血单核细胞中S100A8/A9系统性上调表达，可能是导致重症患者体内经常发生的细胞因子风暴的原因。
研究意义：这些数据为了解新冠肺炎的发病机理和制定有效治疗策略提供了丰富的资源。
COVID-19 immune features revealed by a large-scale single cell transcriptome atlas
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.01.053
08
癫痫影响神经元的基因表达
发表期刊：Nature Communications
影响因子：14.913
发表时间：2020.10
样本类型：多个颞叶癫痫和非癫痫患者颞皮层样本中的11万个神经元
研究策略：单核转录组
研究成果：
1)确定了癫痫皮层中多种神经元亚型的大规模转录组变化，并找到了受癫痫影响最大的确切神经元。
2)最大的转录组变化发生在几个主要神经元家族（L5-6_Fezf2和L2-3_Cux2）和GABA能中间神经元（Sst和Pvalb）的不同神经元亚型中，而同一家族中的其他亚型则受影响较小。
3)谷氨酸信号传导是癫痫病失调最严重的信号之一。
研究意义：这项研究是第一个探索人脑癫痫区中每个神经元如何受到癫痫影响的研究，揭示了癫痫中基因表达的复杂性，确定了最有可能促成癫痫发生的表达变化的基因，为治疗癫痫提供了理论基础。
Identification of epilepsy-associatedneuronal subtypes and gene expression underlying epileptogenesis
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18752-7
植 物
Plant
09
水稻幼苗叶和根的单细胞转录图谱
发表期刊：Journal of Genetics and Genomics
影响因子：4.274
发表时间：2021.06
样本类型：多个生长条件下的水稻幼苗叶和根，超过20万个单细胞
研究策略：单细胞转录组
研究成果：
1)叶和根的同种类型组织（如维管组织）具有显著的转录组相似性，但表皮组织的转录组却具有较大的差异，这可能与地上部和地下部表皮组织所处外界环境的差异有关。
2)水稻在应对低氮、缺铁以及高盐胁迫时，不同类型的细胞常常采取特异的转录响应，而同种类型细胞往往倾向于产生相似的转录响应。
3)叶肉细胞发育处于不同阶段时，不同功能的基因按照特定时序依次动态响应。
研究意义：为水稻全苗开展单细胞分辨率的组学研究奠定了基础，为深入解析植物的生命活动提供了新的角度。
Single-cell transcriptome atlas of the leaf and root of rice seedlings
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jgg.2021.06.001
现在，越来越多的高分文章中单细胞研究数量也呈现量变趋势。随着超高通量单细胞技术快速发展，单细胞水平的研究让我们更加无限接近生命活动的真相。
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