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基于单细胞核转录组测序技术研究人肢体静脉畸形内皮细胞关键基因RhoJ的作用

中华整形外科杂志 2025年第2期41卷 144-157页

作者：朱高赞林俊杰张媚娟阚玫麟焦文婷乔军波王雯秋方斌陈长宽郑州大学第三附属医院血管瘤外科郑州450052 河南省血管瘤与血管畸形医学重点学科郑州450052 河南省血管瘤与血管畸形医学重点实验室郑州450052

目的利用单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术研究人肢体静脉畸形(VMs)组织中的主要细胞亚群及其关键基因RhoJ的作用。方法收集2021年1月至2023年12月郑州大学第三附属医院血管瘤外科经临床确诊且符合筛选标准的100例肢体VMs患者手术切除... 详细信息

目的利用单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术研究人肢体静脉畸形(VMs)组织中的主要细胞亚群及其关键基因RhoJ的作用。方法收集2021年1月至2023年12月郑州大学第三附属医院血管瘤外科经临床确诊且符合筛选标准的100例肢体VMs患者手术切除的VMs组织及其周围正常静脉组织标本。(1)转录组分析:经随机数法选择3例患者的标本进行snRNA-seq研究,将术中切除的VMs组织作为实验组,周围正常静脉组织作为对照组。建立细胞核的基因表达矩阵,并进行数据质控、降维、聚类和细胞类型注释。利用R语言CellChat包进行细胞间通信分析,识别主导细胞亚群,利用FindMarkers函数筛选实验组与对照组主导细胞亚群的差异表达基因(DEGs),并进行功能富集分析。(2)组织实验:采用随机数法另选择35例患者的实验组和对照组样本,以实时定量PCR(RT-qPCR)和蛋白质印迹法分别检测RhoJ基因的mRNA和蛋白表达水平。(3)人脐静脉内皮细胞(HUVECs)验证实验:分别将pcDNA3.1-NC(空白对照)、pcDNA3.1-RhoJ(携带RhoJ基因的质粒表达载体)转染HUVECs,以CCK-8细胞增殖实验、Transwell侵袭实验、Matrigel血管形成实验检测2组细胞的生物学行为差异。符合正态分布的计量资料以±s表示,2组间比较采用独立样本t检验。结果通过CellChat细胞间通信分析发现,内皮细胞在实验组和对照组中均为主导细胞亚群,其与其他细胞亚群存在紧密通信联系。在DEGs分析中发现,内皮细胞中RhoJ基因深度参与血管生成、调控的生物学过程。在组织实验研究中,RT-qPCR和蛋白质印迹结果显示,实验组的RhoJ mRNA相对表达量(4.48±1.29比1.01±0.17)和蛋白相对表达量(1.22±0.03比0.51±0.20)均明显高于对照组,差异有统计学意义(P均<0.01)。HUVECs验证实验的结果显示,pcDNA3.1-RhoJ组的细胞增殖、侵袭、血管生成能力均较pcDNA3.1-NC组明显增强。结论内皮细胞是VMs发生和局部侵袭性进展过程中的主导细胞亚群,在VMs的发生与局部侵袭性进展过程中扮演关键角色。RhoJ基因在VMs内皮细胞生物学行为中起到重要作用。

关键词：血管畸形静脉畸形单细胞核转录组测序内皮细胞血管调控局部侵袭性

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基于单细胞核转录组测序的多发性大动脉炎外周血单个核细胞图谱分析

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安徽医科大学学报 2024年第6期59卷 1068-1075页

作者：何川丁洋万圣云安徽医科大学第二附属医院血管与胃肠外科合肥230601 皖南医学院第二附属医院介入科芜湖241000

目的基于单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术描绘多发性大动脉炎(TAK)外周血单个核细胞(PBMC)基因和功能的异质性改变,阐述TAK可能的免疫机制。方法收集确诊为TAK患者的PBMC共6例为疾病组(TAK组),同期就诊的健康人群6例PBMC为正常组(NC... 详细信息

目的基于单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术描绘多发性大动脉炎(TAK)外周血单个核细胞(PBMC)基因和功能的异质性改变,阐述TAK可能的免疫机制。方法收集确诊为TAK患者的PBMC共6例为疾病组(TAK组),同期就诊的健康人群6例PBMC为正常组(NC组)。基于snRNA-seq工作流程建库测序,下机数据采用R 3.6.2软件进行主成分分析(PCA)及t-分布随机邻域嵌入(tSNE)分析等手段对两组PBMC样本池的单个核细胞的基因表达进行检测。结果TAK患者PBMC的免疫细胞的相对比例和含量都发生了改变;高克隆TCR可高度同源性匹配整合素beta-3的氨基酸序列;T细胞介导的干扰素γ和TNFα通路显著上调;TNFRSF13B+记忆B细胞比例明显升高;所有细胞类型中单核细胞所形成的的配体受体相互作用始终最多。结论TAK的发生发展过程中PBMC参与了复杂的调节,多种免疫炎症因子异常表达,其中单核细胞在PBMC的相互作用中占据了重要地位。

关键词：单细胞核转录组测序多发性大动脉炎外周血单个核细胞免疫

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基于单细胞核转录组测序研究Ezh2选择性剪接在小脑中的功能

基于单细胞核转录组测序研究Ezh2选择性剪接在小脑中的功能

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作者：蒋碧君华中科技大学

学位级别：硕士

目的Ezh2在神经发生、学习和记忆中具有重要作用,其异常表达会影响多种脑肿瘤的发生发展以及预后。研究表明,Ezh2存在多种选择性剪接形式,常见于3号外显子隐蔽剪接和14号外显子跳跃。Ezh2 14号外显子跳跃参与生殖细胞减数分裂、胚胎干... 详细信息

目的Ezh2在神经发生、学习和记忆中具有重要作用,其异常表达会影响多种脑肿瘤的发生发展以及预后。研究表明,Ezh2存在多种选择性剪接形式,常见于3号外显子隐蔽剪接和14号外显子跳跃。Ezh2 14号外显子跳跃参与生殖细胞减数分裂、胚胎干细胞分化以及癌症发生发展等过程,而3号外显子隐蔽剪接却鲜有研究。已有研究显示Ezh2在哺乳动物脑组织多个区域中表达,尤其在小脑中富集,表明其在小脑中潜在的重要作用。因此,本研究拟探究Ezh2 3号外显子不同选择性剪接形式对小鼠小脑不同类型细胞的功能及细胞间相互作用的影响,为研究Ezh2选择性剪接的功能机制提供新的见解和思路。方法本研究通过构建两种不同的点突变小鼠:Ezh2 3号外显子转录本长亚型缺失型(Ezh2)和短亚型缺失型(Ezh2)小鼠,利用单细胞核转录组测序(Single-nucleus RNA sequencing,sn RNA-seq)技术对Ezh2、Ezh2和野生型(WT)成年小鼠小脑组织进行测序分析。将样本合并后利用R包Seurat进行细胞聚类分群并根据标记基因表达情况对细胞类型进行注释,然后进行差异表达基因分析。再通过Metascape进行基因功能富集分析。使用monocle进行拟时间分析探究不同细胞亚群的发育轨迹。进一步利用Cell Chat进行细胞通讯分析,预测各类型细胞间的相互作用。最后通过平衡木行为学实验对Ezh2和野生型小鼠运动平衡能力进行检测。结果(1)本研究共鉴定出十种不同类型细胞,其中篮状细胞(Basket cell,BC)和伯格曼胶质细胞(Bergmann glia cell,BGC)特定亚群在样本分布上存在显著差异。(2)拟时间分析结果显示,Ezh2转录本短亚型的缺失影响篮状细胞特定亚群细胞的发育。(3)结合基因功能富集和细胞通讯分析显示,Ezh2转录本长亚型的缺失影响伯格曼胶质细胞的细胞黏附以及细胞间的信号传递,进而可能影响神经元的迁移,导致小鼠的行为异常和运动平衡能力功能障碍。(4)Ezh2和Ezh2小鼠中的特定信号通路(如PSAP、CNTN等)存在显著变化差异,提示Ezh2转录本长短亚型的缺失会在不同程度上影响不同类型细胞间的相互作用。(5)平衡木行为学实验显示Ezh2小鼠运动平衡能力受损。结论(1)Ezh2 3号外显子隐蔽剪接调控篮状细胞和伯格曼胶质细胞的发育轨迹。(2)Ezh2转录本长亚型通过影响伯格曼胶质细胞与神经元相互作用,进而可能影响神经元迁移,导致小鼠行为及运动平衡能力异常。

关键词：单细胞核转录组测序 Ezh2 选择性剪接小脑拟时间分析细胞通讯

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香港牡蛎胚胎与早期幼虫的单细胞核转录组测序研究

香港牡蛎胚胎与早期幼虫的单细胞核转录组测序研究

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作者：刘璐璐北部湾大学

学位级别：硕士

牡蛎在全球海水养殖中占有重要地位,其胚胎发育是生长中的关键阶段,胚胎细胞的发育分化及其分子机制,是了解个体性状形成的重要基础,直接影响到种质改良、苗种繁育、养殖产量和经济效益。迄今为止,对于贝类胚胎发育的研究主要集中于单... 详细信息

牡蛎在全球海水养殖中占有重要地位,其胚胎发育是生长中的关键阶段,胚胎细胞的发育分化及其分子机制,是了解个体性状形成的重要基础,直接影响到种质改良、苗种繁育、养殖产量和经济效益。迄今为止,对于贝类胚胎发育的研究主要集中于单个基因的克隆、表达和胚胎整体水平的转录组分析。基于胚胎细胞群体水平的研究往往会忽略细胞间本身的异质性,掩盖了特定细胞类型自身的特点,而单细胞(核)测序(sc RNAseq,sn RNA-seq)研究可以弥补这些不足。尽管sn RNA-seq与sc RNA-seq在多种动物胚胎的研究中得到了广泛应用,然而在贝类胚胎发育的研究严重滞后。本研究以香港牡蛎为研究对象,对其囊胚、原肠胚、担轮幼虫与D型幼虫早期胚胎发育几个关键时期进行了单细胞核测序(sn RNA-seq),对产生的细胞集与基因集进行分析,为促进贝类基因资源挖掘和进化研究奠定基础。主要研究结果如下: 1、香港牡蛎胚胎、早期幼虫的人工授精及其细胞核的分离本研究在盐度16‰下,通过将解刨出的卵子浸泡1h20min,期间每30min更换容器中上层水的方法,经人工授精后获得了畸形率低、受精率高、发育同步率较一致的胚胎与幼虫样品。随后通过使用预冷的裂解缓冲液、细胞核清洗缓冲液与碘克沙醇梯度离心法的单细胞提核技术,获得了质量较好的胚胎单细胞核悬液。 2、香港牡蛎囊胚至D型幼虫胚胎发育进程的细胞图谱构建在单细胞分辨率水平,构建了香港牡蛎胚胎发育囊胚至D型幼虫阶段的单细胞图谱。基于UMAP聚类分析得到了30个Cluster,依据现有文献报道的Marker成功鉴定了17种(22个Cluster)不同的细胞类型,包括中胚层细胞(MES),内胚层细胞(END),外胚层细胞(ECT),原始生殖细胞(PGC),间充质干细胞(MSC),纤毛细胞(CEP),内皮细胞(EC),神经干细胞(NSC),脑神经节(CG),心脏祖细胞(CPC),上皮细胞(EP),肌成纤维细胞(MYF),未成熟神经元(IN),消化酶细胞(GDE),多巴胺能神经元(DN),腺细胞(GLC),胆碱能神经元(CN)。从已鉴定出的细胞类型上看,香港牡蛎胚胎中的细胞类型与脊椎动物大致类似,这一结果暗示贝类胚胎细胞类型在动物进化中的保守性。 3、香港牡蛎囊胚至D型幼虫各细胞类型差异表达基因分析对鉴定出的胚胎各细胞类群差异基因统计分析发现,MES1(Cluster0)中有566个上调基因,PGC1(Cluster1)中有713个上调基因,CEP1(Cluster2)有323个上调基因,END(Cluster3)有250个上调基因,MES2(Cluster5)中有154个上调基因,PGC2(Cluster8)中有308个上调基因,MSC(Cluster9)有273个上调基因,CEP2(Cluster10)中有637个上调基因,EC(Cluster11)有330个上调基因,ECT1(Cluster12)有348个上调基因,NSC(Cluster15)中有553个上调基因,CG(Cluster16)中有553个上调基因,CPC1(Cluster17)中有397个上调基因,EP(Cluster18)中有263个上调基因,MYF(Cluster19)中有426个上调基因,IN(Cluster20)有398个上调基因,GDE(Cluster21)有598个上调基因,DN(Cluster22)有641个上调基因,GLC(Cluster23)中有417个上调基因,CN(Cluster24)中有387个上调基因,ECT2(Cluster27)中有390个上调基因,CPC2(Cluster29)中有398个上调基因。所有细胞类型中PGC1上调基因数目最多,神经相关的细胞类型中DN的上调基因最多。 GO分析表明:各细胞类群DEGs主要富集在细胞组分中的细胞质核糖体与细胞器等的条目上;分子功能中核糖体的结构组分与肌动蛋白结合等的条目上;生物过程中的动物器官发生、细胞分化、细胞周期与细胞质翻译条目上。KEGG分析表明:差异表达基因主要富集在核糖体,Wnt信号通路、Hippo信号通路、MAPK信号通路、BMP信号通路、嘌呤代谢、肌动蛋白细胞骨架调控与TGF-β等信号通路。随机选取的12个不同细胞类型的DEGs以及PGC的4个DEGs的荧光定量表达趋势具有与sn RNA seq测序相似的表达趋势。此外,我们还发现MSC中的FOXL2like与IN中的FOXL2基因具有不同的表达模式。对四个发育时期的各细胞类型WGCNA分析发现,30个Cluster聚类到了22个模块,模块差异基因数量57到3544,转录因子数量从1到263。PGC靶模块KEGG通路富集结果显示富集到了132条通路,富集的前20个通路主要包括剪接体、DNA复制、基础

关键词：香港牡蛎胚胎发育单细胞核转录组测序异质性单细胞谱系原始生殖细胞拟时分析后成论

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基于单细胞核转录组测序分析面肩肱型肌营养不良症中细胞间通讯模式

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国际生物医学工程杂志 2023年第3期46卷 212-220页

作者：刘思宇宋涛尹宁北中国医学科学院、北京协和医学院整形外科医院唇腭裂中心北京100144

目的:通过单细胞核转录组测序分析面肩肱型肌营养不良症(FSHD)中细胞间通讯模式。方法:选取2例FSHD患者的双侧不对称病变的口轮匝肌组织和2例正常口轮匝肌组织,共6例样本,分为对照组、轻度组和重度组。对照组为2例健康人的正常肌肉组织... 详细信息

目的:通过单细胞核转录组测序分析面肩肱型肌营养不良症(FSHD)中细胞间通讯模式。方法:选取2例FSHD患者的双侧不对称病变的口轮匝肌组织和2例正常口轮匝肌组织,共6例样本,分为对照组、轻度组和重度组。对照组为2例健康人的正常肌肉组织,轻度组和重度组分别为FSHD患者相对正常和损伤较重的一侧肌肉组织。对3组样本的全部细胞进行单细胞核转录组测序,鉴定差异表达基因和富集通路,并通过细胞通讯分析主要细胞类型间的细胞间通讯模式以及关键信号通路。结果:FSHD患者双侧肌肉样本的差异基因表达分析共鉴定了不同细胞类型中与疾病相关的46个功能性差异表达基因,与细胞凋亡、氧化应激、免疫炎症和肌肉功能等相关。FSHD重度组的细胞间通讯普遍增加。纤维/脂肪祖细胞(FAPs)和巨噬细胞是FSHD异常肌肉微环境中的重要信号来源,与疾病进展密切相关。FSHD组中存在6条独有信号通路:骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子-β(TGF-β)、CXC基序趋化因子配体(CXCL)、黏附G蛋白偶联受体E5(ADGRE5)、白细胞介素-16(IL-16)和无翅型MMTV整合位点家族(WNT)信号通路,这些信号通路主要涉及巨噬细胞、FAPs和脂肪细胞间的相互作用,可能参与调控病变肌肉的脂肪沉积和纤维化改变。结论:单细胞核转录组测序提供了FSHD关键细胞类型间较为全面的细胞间通讯模式,为理解FSHD肌肉微环境的细胞间调控机制提供参考。

关键词：单细胞核转录组测序面肩肱型肌营养不良症细胞间通讯模式

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谷子叶片单细胞核提取优化及转录组数据分析

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分子植物育种 2024年

作者：倪安婷赵彩耀何正权徐飞三峡大学生物与制药学院武汉华大生命科学研究院武汉生物工程学院应用生物技术研究中心

高等动植物都是由多细胞组成的复杂系统，从单细胞层面理解每一类细胞的转录组成及其异质性是研究理解整个复杂生物发育的重要方式。但植物单细胞相对于动物单细胞转录组的研究滞后很多，技术还不太成熟，尤其是细胞核的提取及后续测序... 详细信息

高等动植物都是由多细胞组成的复杂系统，从单细胞层面理解每一类细胞的转录组成及其异质性是研究理解整个复杂生物发育的重要方式。但植物单细胞相对于动物单细胞转录组的研究滞后很多，技术还不太成熟，尤其是细胞核的提取及后续测序分析等。本研究以谷子为实验材料，探究了一套细胞核提取实验优化方案，包括样品处理方法、离心时间、离心力和离心升降速，确定了谷子细胞核提取时的最佳条件。此外，基于获得的谷子单细胞转录组数据，详细总结了去除背景污染值和双胞去除对单细胞转录组数据的前期数据处理及后续的拟时序分析和基因共表达分析等的个性化分析的影响。本研究旨在建立一套适应于单细胞核转录组测序研究的操作体系，为目前尚未具备单细胞转录组测序研究的物种材料提供技术参考。

关键词：谷子细胞核单细胞核转录组测序

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隐性唇裂的临床资料回顾性分析和基于单细胞测序技术的肌肉病理学研究

隐性唇裂的临床资料回顾性分析和基于单细胞测序技术的肌肉病理学...

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作者：姜乐恒北京协和医学院

学位级别：博士

研究背景与目的:唇腭裂是最常见的先天性畸形之一,但其病因目前并不完全明确。隐性唇裂作为唇裂谱系中表型最轻微的类型,是研究唇裂发生的重要病理模型。本研究旨在分析包括隐性唇裂在内不同唇腭裂亚型的流行病学特征以及隐性唇裂肌肉... 详细信息

研究背景与目的:唇腭裂是最常见的先天性畸形之一,但其病因目前并不完全明确。隐性唇裂作为唇裂谱系中表型最轻微的类型,是研究唇裂发生的重要病理模型。本研究旨在分析包括隐性唇裂在内不同唇腭裂亚型的流行病学特征以及隐性唇裂肌肉的组织学和转录组变化,为唇腭裂发生的病因学研究和隐性唇裂的诊治提供参考。方法:回顾性分析2016年12月至2023年4月期间于我中心接受一期唇腭裂修复手术患者的病历资料,统计患者的性别、患侧、严重程度和并发畸形,比较不同唇腭裂亚型的流行病学特征。取隐性唇裂的上唇口轮匝肌进行组织学研究,具体包括通过HE染色了解组织结构并测量肌纤维的横截面积,通过Masson染色评估组织的胶原纤维分布,通过免疫荧光染色观察不同类型肌纤维和卫星细胞的分布。对四名隐性唇裂患者和三名健康对照的上唇口轮匝肌组织进行单细胞核RNA测序,解析隐性唇裂肌肉的细胞构成,并通过差异基因分析、富集分析、亚群分析、细胞通讯分析、拟时序分析等方法比较不同细胞类型的转录组特征。结果:临床回顾性分析中,一共有718名唇腭裂患者被纳入研究,其中364名为隐性唇裂患者。隐性唇裂的性别分布均衡,裂隙好发于左侧,相关畸形患病率为8%,其中先天性心血管缺陷是最常见的并发畸形。组织学上,隐性唇裂肌肉的肌纤维分布稀疏、肌纤维横截面积减小、胶原纤维分布增多,以及Ⅱ型肌纤维占比增多,符合肌肉萎缩、肌肉纤维化和肌纤维类型转化的特点,这与既往典型唇裂的组织学研究结果一致,表示隐性唇裂和典型唇裂具有相同的病理特征。单细胞核RNA测序进一步从分子层面解释了隐性唇裂肌肉的病理改变。肌纤维的基因表达差异体现在肌蛋白合成、能量代谢和肌肉发育等方面,伴有Ⅱ型肌纤维转录异质性减少,这与肌肉萎缩相联系;成纤维/脂肪祖细胞表现出线粒体功能障碍以及肌肉纤维化相关的转录组变化;卫星细胞的肌肉再生相关基因表达失调;隐性唇裂肌肉间的细胞受—配体对减少,存在FGF、EGF、BMP等信号通路的下调,表示这一病理状态打断了肌肉组织中细胞间的正常通讯。结论:隐性唇裂的口轮匝肌存在肌肉萎缩、肌肉纤维化、线粒体功能障碍的病变,手术治疗应该重视肌肉的重建,以达到形态和功能的修复。同时,隐性唇裂和典型唇裂在流行病学和病理特征上表现出一致性,提示二者具有相同的发病机制。在临床实践中,应根据唇裂的标准流程来治疗隐性唇裂,并对患者进行综合评估。

关键词：唇腭裂隐性唇裂口轮匝肌单细胞核转录组测序

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基于单细胞组学解析脂肪组织在淋巴水肿和冠心病病理发生中的机制

基于单细胞组学解析脂肪组织在淋巴水肿和冠心病病理发生中的机制

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作者：袁梦北京协和医学院

学位级别：博士

背景:淋巴水肿常发生于癌症治疗的淋巴结清扫术后,严重影响癌症术后患者的生活质量,带来极大的身心负担。淋巴水肿的主要病理特征包括肢体的进行性肿胀、慢性炎症反应、过度纤维化以及脂肪沉积。既往研究表明淋巴水肿皮下脂肪组织血管... 详细信息

背景:淋巴水肿常发生于癌症治疗的淋巴结清扫术后,严重影响癌症术后患者的生活质量,带来极大的身心负担。淋巴水肿的主要病理特征包括肢体的进行性肿胀、慢性炎症反应、过度纤维化以及脂肪沉积。既往研究表明淋巴水肿皮下脂肪组织血管基质组分(Stromal Vascular Fraction,SVF)在细胞组成、增殖和分化能力有显著改变,但主要局限于已知的细胞表面标记基因,仍缺乏对其异质性更全面的了解。本研究的目的是基于单细胞转录组学解析淋巴水肿皮下脂肪组织SVF的细胞异质性、异常调控的基因和通路以及细胞间通讯信号改变情况,了解SVF在淋巴水肿病理发生中的作用机制,寻找治疗或预防这类淋巴水肿新的靶点或药物疗法。方法:本研究对来自5位淋巴水肿患者和4位健康供体的腿部皮下脂肪组织的SVF进行单细胞转录组测序。本研究利用差异表达和功能富集分析解析SVF中细胞异质性,差异比例分析确定淋巴水肿状态下显著变化的细胞类型及亚群,基因调控网络和基因集富集分析揭示淋巴水肿疾病进展中异常调控的基因和通路以及细胞间通讯分析探究淋巴水肿中不同细胞类型间配体-受体相互作用。本研究使用流式细胞术探究淋巴水肿状态下脂肪间充质干细胞(Adipose-derived Stromal Cells,ASCs)中关键亚群的相对比例变化情况并利用免疫荧光染色实验在体外验证ASCs不同亚群的存在。本研究对来自3位淋巴水肿患者和3位健康供体腿部皮下脂肪组织新鲜分离的ASCs进行转录组测序,用来检测淋巴水肿状态下ASCs差异表达的基因。本研究使用小干扰RNA介导基因沉默来检测ASCs中关键基因对淋巴水肿状态下脂肪组织纤维化的影响。本研究构建小鼠尾部淋巴水肿模型,采用注射靶向药物的方式来探究抑制巨噬细胞关键亚群对缓解淋巴水肿的作用。结果:淋巴水肿皮下脂肪组织SVF的单细胞转录组测序获得了高质量的数据。本研究解析了 SVF中细胞的异质性,共可分为10个细胞类型,同时确定了 SVF中ASCs和巨噬细胞的异质性和对淋巴水肿疾病进展起到关键作用的细胞亚群和关键基因,同时揭示了淋巴水肿状态下ASCs与其它细胞类型间密切的配体-受体相互作用。ASCs分为4个细胞亚群,其中在淋巴水肿状态下高表达基因蛋白聚糖4(Proteoglycan 4,PRG4)和 C 型凝集素结构域家族 3 成员 B(C-Type Lectin Domain Family 3 Member B,CLEC3B)的细胞亚群c3的相对比例显著增加。在体外对来自淋巴水肿患者来源的ASCs进行CLEC3B基因沉默可以显著抑制纤维化形成。巨噬细胞分为3个细胞亚群,在淋巴水肿状态下高表达基因淋巴管内皮细胞透明质酸受体 1(Lymphatic Vessel Endothelial Hyaluronan Receptor 1,LYVE1)的抗炎巨噬细胞亚群c6的相对比例显著减少,抗炎巨噬细胞亚群c6与促炎巨噬细胞亚群c8的比例显著降低,表示皮下脂肪组织呈现出促炎微环境。使用小鼠十二肽(mLR12)抑制高表达髓细胞触发受体 1(Triggering Receptor Expressed On Myeloid Cells 1,Trem1)的促炎巨噬细胞可以显著缓解小鼠尾部淋巴水肿。结论:本研究利用单细胞转录组测序技术首次系统解析了淋巴水肿皮下脂肪组织SVF中的细胞异质性、异常调控的基因和通路以及细胞间通讯信号改变情况,也为将来继续探究淋巴水肿病理机制提供了宝贵的单细胞转录组数据集。本研究揭示了淋巴水肿皮下脂肪组织中与疾病相关的ASCs和巨噬细胞亚群。本研究发现了 ASCs表达的CLEC3B是减轻淋巴水肿脂肪组织纤维化的潜在治疗靶点,对于临床上开发基于分子靶点治疗淋巴水肿具有重要提示意义。本研究也表明应用十二肽(LR12)抑制高表达TREM1的促炎巨噬细胞有望缓解淋巴水肿疾病进展,提示淋巴水肿新的药物疗法。背景:冠心病在我国发病率逐年上升,风险因素主要包括肥胖、糖尿病、高血压、高脂血症以及不健康的生活方式等,给社会带来极大的经济负担,严重影响患者的生活质量。目前越来越多的研究报道表明冠状动脉周围心外膜脂肪组织(PericoronaryEpicardial Adipose Tissue,PEAT)与冠心病有所关联,但大多局限于组织层面上的整体水平的研究,仍未有研究从单细胞水平上解析PEAT在冠心病发病过程中的机制。本研究的目的是探究冠心病中PEAT的细胞异质性、异常调控的基因和通路以及细胞间相互作用变化情况,从而了解PEAT在冠心病疾病进展中的作用机制和寻找治疗冠心病的关键细胞亚群和基因。方法:本研究对来自8位冠心病患者、8位冠心病合并2型糖尿病患者以及8位单纯瓣膜疾病患者的PEAT进行单细胞核转录组测序。本研究使用差异比例分析、差异表达分析、基因共表达分

关键词：淋巴水肿血管基质组分单细胞转录组测序 CLEC3B LR12 冠心病单细胞核转录组测序冠状动脉周围心外膜脂肪组织 CD83 PER2

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基于单细胞转录组数据的跨物种脑细胞图谱研究

基于单细胞转录组数据的跨物种脑细胞图谱研究

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作者：刘泓昕哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

大脑皮层作为哺乳动物大脑中最为复杂的结构之一,是高级神经活动的物质基础。大脑主导机体内一切活动过程,人们对大脑的研究已有几个世纪的历史。大脑的跨物种对比分析作为研究智能进化的重要基础之一,一直是人们关注的热点问题。近年来... 详细信息

大脑皮层作为哺乳动物大脑中最为复杂的结构之一,是高级神经活动的物质基础。大脑主导机体内一切活动过程,人们对大脑的研究已有几个世纪的历史。大脑的跨物种对比分析作为研究智能进化的重要基础之一,一直是人们关注的热点问题。近年来,随着生物和信息技术的发展,对大脑的研究已经达到细胞和分子水平,研究人员已经开始基于单细胞转录组测序等技术解析小鼠、灵长类动物和人类的脑细胞图谱,然而目前的研究局限在初级运动皮层和颞中回等个别脑区,更多脑区及跨物种的比较分析亟待探索与解决。本研究利用单核测序技术获得了5个成年人14个脑区的229263个单细胞转录组数据,同时收集了2个猕猴脑区22601个单细胞和15个小鼠脑区10万个单细胞的转录组数据。本研究基于这些数据进行了跨物种的脑细胞图谱比较分析,主要包括三方面内容:首先,基于基因表达特征的脑细胞类型鉴定及功能注释构建多物种脑细胞转录组图谱;其次,根据物种间保守的同源基因识别不同物种间同源的脑细胞亚群;最后,基于物种特异性脑细胞亚群及标志基因的筛选揭示物种智能发育的潜在分子基础。对于三个物种,脑细胞在被划分为兴奋性神经元、抑制性神经元和非神经元的基础上,又进一步划分为不同的细胞亚群。人类142个细胞簇被划分为19个细胞亚群,猕猴96个细胞簇被划分为18个细胞亚群,小鼠206个细胞簇被划分为23个细胞亚群;且在每个物种中兴奋性神经元占比更多。在三个物种中,我们筛选了共3769个同源基因。虽然在同源细胞类型方面,猕猴、小鼠能与人较好地匹配,但是在细胞簇的数量、分布和多样性等方面仍存在不同。富集分析则表明在进化中细胞发生的差异出现在神经元的分化和发育,细胞的粘附、运动和迁移,细胞凋亡,离子稳态和信号传导等通路。综上所述,本研究通过构建人、猕猴和小鼠三个物种的脑细胞图谱并进行跨物种的细胞同源性对比分析,以加强对大脑认知能力和疾病易感性的理解,增进对大脑进化和脑疾病发病机制的理解,并在一定程度上解释模式动物在医学和临床试验的结果无法高效应用于人的原因,帮助生物建模。

关键词：单细胞转录组测序单细胞核转录组测序大脑跨物种

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基于单细胞核转录组研究癫痫脑组织细胞亚型及基因改变

基于单细胞核转录组研究癫痫脑组织细胞亚型及基因改变

引用

作者：蔡成伟浙江大学

学位级别：硕士

目的:探索癫痫患者脑组织中细胞亚型及基因变化情况。方法:本文通过NCBI的SRA数据库收集了8个癫痫患者和7个对照样本的单细胞核转录组测序数据,将总体样本细胞进行分群注释后筛选出在癫痫中变化较大的细胞类型。对筛选后的细胞类型分别... 详细信息

目的:探索癫痫患者脑组织中细胞亚型及基因变化情况。方法:本文通过NCBI的SRA数据库收集了8个癫痫患者和7个对照样本的单细胞核转录组测序数据,将总体样本细胞进行分群注释后筛选出在癫痫中变化较大的细胞类型。对筛选后的细胞类型分别进行细化再分群找寻与癫痫表型相关的细胞亚型并利用差异表达分析、功能富集分析、拟时轨迹分析和转录调控分析等生物信息学方法研究其基因和功能改变,提出可能的癫痫病理相关分子机制。最后,我们收集了16例额叶癫痫患者的影像学数据进行分析并验证癫痫病灶在影像学上的信号变化。结果:生物信息学分析的结果表明,癫痫中变化较大的细胞类型包括兴奋性神经元,星形胶质细胞和少突胶质细胞谱系。进一步的研究表明皮层第2/3层神经元是受影响最大的兴奋性神经元亚型,其致痫作用可能与MAPK通路相关。原浆性星形胶质细胞和纤维性星形胶质细胞亚群对癫痫病理具有不同的细胞反应,活化细胞主要来自于纤维性星形胶质细胞且为保护性亚型。此外,我们还从癫痫样本中发现少突胶质细胞前体细胞(OPC)的功能受损,与对照组相比,其增殖和分化能力降低。最后,我们收集并分析来自同一额叶癫痫患者的PET-CT和扩散张量成像(DTI)影像数据并发现癫痫病灶中存在能量代谢降低和白质微结构破坏性髓鞘异常。结论:本文研究发现皮层第2/3层兴奋性神经元,纤维性星形胶质细胞和少突胶质细胞前体细胞在癫痫病理过程中转录组变化较大,其相关基因和影像学改变可为将来的研究开辟新的切入点。

关键词：癫痫单细胞核转录组测序神经元星形胶质细胞少突胶质细胞前体细胞

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