热门:【科技前沿】谢晓亮/汤富酬/乔杰/高歌等绘制人类中期妊娠胎儿组织细胞

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作者| volibear被nature methods杂志选为年度技术的单细胞测序技术，从生日开始就受到了特别的关注。 与通常的测序不同，单细胞测序避免了细胞异质性带来的问题，科学家们通过该技术表现出各个细胞的基因组概况(例如基因组、转录组、甲基化组、染色质结构等)，使生物组织中的细胞 除此之外，更重要的是对每个细胞型基因控制互联网、潜在的染色质结构和重要转录因子( tf )的检测，这在理论上是联合单细胞rna-seq和单细胞ATACSCEQ ( ASSAYY FortRAA ) 但是，单细胞rna-seq技术人员已经取得了包括人在内的不同生物的细胞图谱( )【1，2】，但单细胞rna-seq的rna检测能力低，单细胞可以检测的基因数量受到限制，因此基因-基因相互作用和相互作用 单细胞atac-seq也广泛用于细胞分离型，科学家制作了果蝇和小鼠等生物体整体的顺式控制图【4，5】。 但是，单细胞atac-seq的检测能力也同样有限，导致假阴性结果的出现【6，7】。 因此，迫切需要开发和集成高精度的单细胞测序技术。 最近，北京大学生物医学前沿创新中心的谢晓亮教授、高歌教授、汤富报酬教授及北京大学第三医院生殖医学中心的乔杰院士强强共同发表了预印本文方案genomicarchitectureofcellsintissues ( GE ACT ) : study of human mid-gestation fetus描绘了人中期妊娠( 19-21周)胎儿组织细胞的基因组结构( genomicarchitectureofcellsintissues，geact )。 在这项研究中，在两种新开发的单细胞技术( malbac-dt和metatac )的支持下，研究者研究了人类中期妊娠( 19-21周)胎儿消化、免疫、循环、呼吸、生殖和泌尿系统中许多代表器官和组织的转录组 结合基因表达谱和潜在的染色质状态，研究者发现了代表性相关基因模块( cgms )的重要转录因子，加深了对胎儿发育的理解。 本文使用的malbac-dt法【3】(参见本文的method部分)提高了rna-seq中rna的检测能力，不仅可以检测越来越多的基因，而且检测所有表达基因的协方差矩阵，也就是相关的cgm。 此外，该员工采用名为metatac (高精度单细胞atac-seq )的新方法，生成不同人体组织的染色质可能性图(参照本文的method部分)，与以往方法相比，可接近的染色质区域的独特dna片段 而且通过拥有cgm和基因组体系结构，研究者可以描绘出与cgm相关的重要tf。 图1 .单细胞数据的生产和分解过程研究者收集了胎儿怀孕后19-21周的17个代表性器官(食管、胃、小肠、大肠、肝脏、胰脏、肾脏、膀胱、支气管、肺、骨髓、脾脏、胸腺、动脉的)。 基于非标记的facs筛选后，研究者用高精度单细胞rna-seq方法( malbac-dt)【3】进行文库制备和cdna测序，生成转录组图像。 为了探索各器官的细胞组成，研究者解决了单细胞数据，获得了228个细胞簇。 每簇根据文献中的著名标记基因进行注释，聚集所有细胞组成全球转录组地图。 该图像包括许多器官常见的6种细胞簇(上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞、免疫细胞和红细胞)和性器官特有的几个细胞簇，如卵巢中的granulosa细胞和睾丸中的支持细胞。 研究者对这些细胞在组内及发育过程中的异同发现了许多感兴趣的现象。 来自不同器官，但具有相似生理特征的细胞类型(如上皮细胞、内皮细胞、成纤维细胞)经常被分类为一类，显示出不同器官中的功能和基因表达模式相似，但生理特征相似的细胞在不同器官中也显示出不同的特征 为了进一步探索细胞型特异性基因表达谱背后的表观遗传学机制，研究者从相应胎儿的14个代表性器官(卵巢、睾丸、支气管除外)中分离了细胞核。 解离后，用高精度单细胞atac-seq方法(金属)进行文库制备，然后进行深度测序。 根据该结果注释细胞类型，研究者获得了177个细胞簇。 这些结果与转录组高度一致，证明了金属分离细胞是可靠的。 另外，这些结果表明染色质的可动性可以真实地反映转录因子的活性。 在全面染色质可及性新闻的基础上，研究者将非免疫细胞聚集在一起，倾向于将与转录组的数据类似的结果，即来自不同器官的表观基因组类似的细胞聚集在一起。 有趣的是，与rna表达谱数据不同，来自肾脏、大肠、肺、胃的红细胞被聚类为同一器官的其他细胞类型，而不是其他器官的红细胞，表明相邻细胞有一些潜在的相互作用。 根据malbac-dt和metatac的数据，研究者记述了细胞间类型的cgm。 他们将分解细胞数最多的10种细胞类型选择为cgm检查，获得了227个非冗馀cgm。 60%以上的cgm显示了tf的丰富，这反映了tf对共表达基因控制的贡献。 一半的cgm关注丰富的蛋白质相互作用( ppi )，表明相关转录是蛋白质活性同步的重要过程。 蛋白质编码基因占cgm的大部分(超过90% )，但每个cgm都有很多未编码的基因。 出乎意料的是，在很多cgm中，基因分散在不同的染色体上，显示出相关基因只通过基因组的邻近性连接(即顺式效应)。 相反，具有高相关性的cgm很可能含有常见的上游tf调节因子，这说明反式作用是相关基因的主要驱动力。 另外，高关联性cgm有丰富的ppi、go生物学过程、kegg途径的倾向，进一步强调了基因功能的协同作用。 cgm可能根据细胞类型显示不同的共表达水平 另外，验证了如果在某细胞型中基因高度共表达，控制这些基因基因组要素的表观遗传学的状态应该在该细胞型中同步变化。 这些结果还表明，基因调节区的共可携带性是一对基因共表达所必需但不充分的条件。 普遍存在于多种细胞类型中的cgm一般参与代谢、蛋白质折叠、翻译等比较基本的生物过程。 总之，这项研究首次利用两种新的单细胞技术malbac-dt和metatac，没有跨越多个胎儿器官的偏见，基于高精度的组学数据，识别六个主要系统中200多种不同种类的细胞，胎儿发生 在扩大对人功能基因组的理解方面，geact有很大的潜力。 原文1链接: BIOR XIV/Content/10.1101/. 04.12.038000 V1制版者:珂参考文献1. cao，j .，et al mappingthemousecellatlasbymicrowell-seq .. 172 (5):p.1091-1107.e 17.3.Chapman， a.r .. correlatedgenemodulesuncoveredbysingle-celltranscriptomicswithighdetectabilityandaccuracy.: p.12.31.81 ET AL .， a single-cellatlasofinvivomammalianchromatinaccessibility .. 174 (5) : p.1309-1324.e 18.5 the cis-regulatorydynamicsofembryonicdevelopmentatsingle-cell resolution .. 555 ( 7697 ) : p.538-542.6 integrated single-cellanalysismapsthecontinuousregulatorylandscapeofhumanhematopoieticdifferentiation.173 (6) : p. 1535-1548. e16.7. preissl，S .， et al .， single-nucleusanalysisofaccessiblechromatinindevelopingmouseforebrainrevealscell-type-specifictranscriptionalregulation p.44 gossip )转载自中国生物物理学会官方游行，为bsc会员及生物物理行业专家提供服务。 投稿和批准请与bscoffice@bsc联系 微信号: bsc-1979原标题:《【科学技术前端】谢晓亮/汤富报酬/乔杰/高歌等制作人中期妊娠胎儿组织细胞的基因组结构图谱》』

来源：重庆新闻