單細(xì)胞RNA測序技術(shù)隨著近幾年的迅速發(fā)展，已在多個領(lǐng)域，從早期胚胎發(fā)育到組織和器官發(fā)育、以及免疫學(xué)和腫瘤學(xué)開花結(jié)果。

2018年，這一領(lǐng)域國內(nèi)外成果不斷，比如北京大學(xué)的湯富酬課題組就接連發(fā)表了11篇文章，獲得了單細(xì)胞測序領(lǐng)域的接連重要成果。

3月，這一研究組與中國科學(xué)院生物物理研究所王曉群課題組，北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰研究組和首都醫(yī)科大學(xué)附屬安貞醫(yī)院張軍課題組聯(lián)合在Nature上在線發(fā)表了題為“Single-cell RNA-Seq surveys a developmental landscape of the human prefrontal cortex”的文章。該研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序手段，繪制了人腦前額葉胚胎發(fā)育過程的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，解析了人類胚胎大腦前額葉發(fā)育的細(xì)胞類型多樣性及不同細(xì)胞類型之間的發(fā)育關(guān)系，揭示了神經(jīng)元產(chǎn)生和環(huán)路形成的分子調(diào)控機(jī)制，并對其中關(guān)鍵的細(xì)胞類型進(jìn)行了系統(tǒng)的功能研究,為繪制最終完整的人腦細(xì)胞圖譜，奠定了重要的基礎(chǔ)。

5月，湯富酬課題組、葛顥課題組，北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰課題組聯(lián)合在Nature Cell Biology上在線發(fā)表了題為“Tracing the temporal-spatial transcriptome landscapes of the human fetal digestive tract using single-cell RNA-sequencing”的研究論文。在國際上首次在單細(xì)胞分辨率和全轉(zhuǎn)錄組水平，全面、系統(tǒng)、深入地闡明了食道、胃、小腸和大腸這四種器官在人類胚胎發(fā)育過程中的基因表達(dá)圖譜及其信號調(diào)控機(jī)制，揭示了這四種器官不同細(xì)胞類型之間的精準(zhǔn)發(fā)育路徑和基因表達(dá)特征，并進(jìn)一步詳細(xì)解析了大腸從胎兒到成人的發(fā)育、成熟路徑和關(guān)鍵生物學(xué)特征。

這項研究首先分離并獲取了人類6到25周胚胎中食道、胃、小腸和大腸以及成年人的大腸總計5,277個單細(xì)胞，并對其進(jìn)行了高精度的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序，獲得了多達(dá)5T的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)。針對這些數(shù)據(jù)該團(tuán)隊結(jié)合t-SNE，KNN，PCA，Monocle2和StemID等多種生物信息學(xué)分析方法進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘，全面系統(tǒng)地對這四種器官的發(fā)育進(jìn)程在基因表達(dá)調(diào)控層面進(jìn)行了深入的解析。

6月，他們在Cell Research上在線發(fā)表了題為“Spatial transcriptomic survey of human embryonic cerebral cortex by single-cell RNA-seq analysis”的文章。該研究利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)，繪制了人類胚胎中晚期（22-23周齡）大腦全皮層及腦干共22個腦區(qū)的高精度單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)解析了全皮層細(xì)胞類型多樣性，揭示了不同腦區(qū)細(xì)胞組成的差異性以及同種類型神經(jīng)元在不同腦區(qū)的基因差異表達(dá)特點，闡明了胚胎期不同腦區(qū)發(fā)育成熟的異步性特征。這是繼2018年3月14日該合作團(tuán)隊在《Nature》發(fā)表對人類大腦前額葉發(fā)育調(diào)控工作之后在空間維度上對人類大腦發(fā)育的進(jìn)一步系統(tǒng)分析。通過與其他課題組已發(fā)表的人類成年大腦神經(jīng)元單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的比較分析，確定了胚胎期大腦神經(jīng)元細(xì)胞基因表達(dá)的關(guān)鍵特征。此外，該研究還系統(tǒng)分析了已知的自閉癥風(fēng)險基因在各個腦區(qū)興奮性神經(jīng)元中的表達(dá)特點和區(qū)域特異性，推測了胚胎發(fā)育時期對自閉癥發(fā)生最密切相關(guān)的腦區(qū)以及潛在的風(fēng)險基因，為研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生機(jī)理提供了參考。

同月，湯富酬課題組，北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰課題組合作在Nature Cell Biology在線發(fā)表了題為”Single-cell Multi-omics Sequencing of Human Early Embryos”的研究論文。利用湯富酬課題組發(fā)展的高精度的單細(xì)胞多組學(xué)測序技術(shù)“single-cell COOL-seq”(Cell Research, 2017)，首次在單細(xì)胞分辨率，解析了人類著床前胚胎發(fā)育過程中DNA甲基化組和染色質(zhì)狀態(tài)組的重編程過程，以及染色質(zhì)狀態(tài)與DNA甲基化之間的相互關(guān)系等關(guān)鍵生物學(xué)特征。

7月，湯富酬課題組與中國人民解放軍總醫(yī)院王巖課題組在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Annals of the Rheumatic Diseases》（影響因子12）上在線發(fā)表了題為“Single-cell RNA-seq analysis reveals the progression of human osteoarthritis”的研究論文，首次在單細(xì)胞分辨率和全轉(zhuǎn)錄組水平闡明了骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變病程的高精度基因表達(dá)圖譜及其信號調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)并定義了軟骨細(xì)胞新的分子生物學(xué)分型，揭示了骨關(guān)節(jié)炎軟骨退變基因表達(dá)特征與臨床轉(zhuǎn)歸之間的關(guān)系，為骨關(guān)節(jié)炎患者的臨床診斷和治療靶標(biāo)發(fā)掘提供了新的方向。

9月，湯富酬研究組與北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰研究組合作在Cell Reports上在線發(fā)表了題為“Dissecting the global dynamic molecular profiles of human fetal kidney development by single-cell RNA sequencing”的研究論文。該研究對來自人類胚胎期7周到25周腎臟的3000多個單細(xì)胞進(jìn)行了高精度的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序分析。整個工作圍繞腎臟發(fā)育過程中完整腎單位形成這一核心生物學(xué)事件，詳細(xì)闡述了起始腎單位形成的前體細(xì)胞的異質(zhì)性，分析了由腎單位前體細(xì)胞逐步分化產(chǎn)生不同類型的腎小管上皮細(xì)胞過程中對應(yīng)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控事件和信號通路調(diào)節(jié)機(jī)制。同時該研究也重點展現(xiàn)了目前已經(jīng)鑒定的先天性腎病的候選致病基因在胚胎期腎臟中的表達(dá)特點。

12月，湯富酬研究組與北醫(yī)三院付衛(wèi)研究組、喬杰研究組，在《Science》期刊發(fā)表了題為“Single-cell Multi-omics Sequencing and Analyses of Human Colorectal Cancer”的研究論文。該研究在國際上首次從單細(xì)胞分辨率、多組學(xué)水平深入解析了人類結(jié)直腸癌在發(fā)生和轉(zhuǎn)移過程中，基因組拷貝數(shù)變異、DNA甲基化異常及基因表達(dá)改變的特點及相互關(guān)系。

來源：生物通