以往的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜分析大多是停留在組織或器官的層面。近日，兩個(gè)研究小組利用Drop-seq技術(shù)來(lái)繪制整個(gè)復(fù)雜動(dòng)物的細(xì)胞圖譜，并建立細(xì)胞譜系。這兩項(xiàng)研究的對(duì)象都是地中海渦蟲(chóng)（Schmidtea mediterranea），成果發(fā)表在《Science》雜志上。
在第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究中，懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所和麻省理工學(xué)院的研究人員報(bào)告稱(chēng)，他們基本上能夠確定地中海渦蟲(chóng)的每種細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組。他們測(cè)序了50,000多個(gè)單細(xì)胞，并確定了至少44個(gè)不同的細(xì)胞群，以及150多個(gè)亞群。
“這就像動(dòng)物的基因組一樣，我們認(rèn)為這種類(lèi)似于地圖的細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集可以作為一種資源，不僅可推動(dòng)真渦蟲(chóng)的研究，還可以推動(dòng)其他兩側(cè)對(duì)稱(chēng)動(dòng)物的研究，”他們寫(xiě)道。
在第二項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究中，德國(guó)Max Delbrück分子醫(yī)學(xué)中心的研究人員也繪制了地中海渦蟲(chóng)的細(xì)胞類(lèi)型圖譜以及譜系樹(shù)。他們測(cè)序了20,000多個(gè)單細(xì)胞，鑒定出至少51個(gè)細(xì)胞群和23個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞譜系。
“我們的研究結(jié)果證明了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析對(duì)繪制和重建發(fā)育和再生生物學(xué)基本過(guò)程的重要性，”研究人員寫(xiě)道，并認(rèn)為這種方法將成為此領(lǐng)域不可缺少的工具。
地中海渦蟲(chóng)是一種真渦蟲(chóng)，成年后身體的任何部位都具有再生能力。美國(guó)的研究小組寫(xiě)道：“由于真渦蟲(chóng)組織的不斷更新，基本上所有細(xì)胞譜系的所有階段都存在于成蟲(chóng)體內(nèi)，從多能干細(xì)胞到分化的細(xì)胞?！?因此，分析整個(gè)生物體將提供一幅近乎完整的細(xì)胞類(lèi)型圖像。
德國(guó)研究小組表示，他們驗(yàn)證了近期報(bào)道的幾種罕見(jiàn)細(xì)胞類(lèi)型，并發(fā)現(xiàn)了更多細(xì)胞，而美國(guó)研究小組則認(rèn)為它在確定真渦蟲(chóng)的細(xì)胞類(lèi)型轉(zhuǎn)錄組上已基本達(dá)到飽和狀態(tài)。
對(duì)于細(xì)胞類(lèi)型聚類(lèi)分析，兩組都使用了一種名為Seurat的計(jì)算方法，這種方法利用RNA-seq數(shù)據(jù)來(lái)推導(dǎo)單個(gè)細(xì)胞之間的空間關(guān)系。他們?cè)诰€發(fā)布了其數(shù)據(jù)和工具。美國(guó)研究小組還開(kāi)發(fā)了一種工具來(lái)生成聚類(lèi)表達(dá)數(shù)據(jù)，而德國(guó)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)訪問(wèn)單細(xì)胞數(shù)據(jù)的交互式網(wǎng)站。
德國(guó)研究人員將他們的方法與基于轉(zhuǎn)基因或CRISPR基因擾動(dòng)的高通量譜系追蹤方法進(jìn)行了對(duì)比，并指出這種方法可以應(yīng)用在所有物種上，只要能夠分離和測(cè)序單細(xì)胞。他們補(bǔ)充說(shuō)，該方法還可以識(shí)別新生干細(xì)胞及其分化軌跡，并發(fā)現(xiàn)其他物種中與分化有關(guān)的基因——這是未來(lái)研究的主題。
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