针对空间组学、单细胞组学技术及其在生命科学和生物医学领域的应用,我们通过检索PubMed数据库,共追踪到2023年3月1日-31日期间发表的272文章(包括article、review等;IF≥5),按研究领域分类梳理,详见下表。此外,我们按照影响因子排名和广谱性遴选了30篇进行概要解读,供大家参考。
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01:综述/Review
1. 破解乳腺癌:从生物学到临床
Deciphering breast cancer: from biology to the clinic
2023-03-13; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.01.040
内容概要:主要概述了高分辨率单细胞和空间技术在破解乳腺肿瘤异质性、遗传驱动因素和瘤内细胞复杂性方面的最新进展,并总结了被纳入乳腺癌临床常规护理的新型靶向疗法。
2. 跨模式单细胞分析的最佳实践
Best practices for single-cell analysis across modalities
2023-03-31; Nature Reviews. Genetics; IF: 59.581; DOI: 10.1038/s41576-023-00586-w
内容概要:总结了单模态和多模态单细胞数据分析的独立基准研究,为最常见分析步骤提供全面的最佳实践工作方案。此外,提供了一本更广泛且定期更新(但未经同行评审)的单细胞最佳实践在线书籍:sc-best-practices.org,包括详细的代码示例、分析模板,以及对计算要求的评估。
3. 单细胞和空间多组学方法及其应用
Methods and applications for single-cell and spatial multi-omics
2023-03-02; Nature Reviews. Genetics; IF: 59.581; DOI: 10.1038/s41576-023-00580-2
内容概要:重点介绍了快速发展的单细胞和空间多组学技术(也称为多模式组学方法)领域的进展,以及跨这些分子层整合信息所需的计算策略。同时,描述了它们对基础细胞生物学和转化研究的影响,讨论了当前面临的挑战,并提供了对未来发展的展望。
4. 单细胞分析探讨胰腺癌的异质性、可塑性和对治疗的反应
Single-cell profiling to explore pancreatic cancer heterogeneity, plasticity and response to therapy
2023-03-23; Nature Cancer; IF: 23.177; DOI: 10.1038/s43018-023-00526-x
内容概要:概述了单细胞技术和方法在胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)研究中的应用进展,讨论了这些技术对我们理解PDAC的影响,并提出了多模态方法的未来发展前景,以阐明PDAC肿瘤异质性和可塑性的驱动因素,以及治疗反应和耐药性的机制。
02:时空/单细胞技术
SpatialTemporal and Single-Cell Technology
5. 哺乳动物组织的空间表观基因组-转录组联合分析
Spatial epigenome-transcriptome co-profiling of mammalian tissues
2023-03-15; Nature; IF: 69.504; DOI: 10.1038/s41586-023-05795-1
内容概要:开发了空间ATAC-RNA-seq和空间CUT&Tag-RNA-seq(适用于H3K27me3、H3K27ac和H3K4me3)两种技术,以接近单细胞的分辨率在同一组织切片上同时分析全转录组表达和全基因组染色质可及性或组蛋白修饰。将这些技术应用于胚胎和幼年小鼠大脑,以及成人大脑海马体,解析了表观遗传机制如何调控组织中的转录表型和细胞动力学。
6. 人神经干细胞和祖细胞的纯化与鉴定
Purification and characterization of human neural stem and progenitor cells
2023-03-16; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.02.017
内容概要:描述了一种使用细胞表面标记物(免疫表型)从发育人脑中分离10种不同神经干细胞和祖细胞类型的方法,为未来关于人类神经发育的分子和细胞研究,以及基于细胞移植的治疗方案的发展奠定了基础。
03:生信工具/Bioinformatics Tools
7. SEACells从单细胞基因组学数据中推断转录和表观基因组的细胞状态
SEACells infers transcriptional and epigenomic cellular states from single-cell genomics data
2023-03-27; Nature Biotechnology; IF: 68.164; DOI: 10.1038/s41587-023-01716-9
内容概要:介绍了一种基于图形来识别元细胞(metacells)的算法:SEACells(single-cell aggregation of cell states),该方法克服了单细胞数据的稀疏性,同时保留了被传统细胞聚类所掩盖的异质性,是目前唯一一个能够准确、全面地从scATAC-seq数据中推断出细胞状态的方法。
8. CytoSPACE:实现单细胞和空间转录组的高分辨率比对
High-resolution alignment of single-cell and spatial transcriptomes with CytoSPACE
2023-03-06; Nature Biotechnology; IF: 68.164; DOI: 10.1038/s41587-023-01697-9
内容概要:开发了一种将单个细胞从scRNA-seq图谱映射到空间表达图谱的优化方法——CytoSPACE,并在不同的平台和组织类型中证实了CytoSPACE在噪声容限和准确性方面优于其他相关方法。
9. SRTsim:空间分辨转录组学的空间模式保留模拟
SRTsim: spatial pattern preserving simulations for spatially resolved transcriptomics
2023-03-03; Genome Biology; IF: 17.906; DOI: 10.1186/s13059-023-02879-z
内容概要:介绍了首个空间分辨转录组学专用模拟器:SRTsim(Spatially Resolved Transcriptomic simulator),它结合了空间定位信息,以一种可扩展、可重现且逼真的方式模拟SRT表达计数数据,能同时保留SRT数据的各种表达特征和空间模式。此外,文章展示了SRTsim在评估空间聚类方法、空间表达分析方法和细胞-细胞通讯识别方法的性能方面的优势。
10. 空间转录组学细胞反卷积实用指南的综合基准测试
A comprehensive benchmarking with practical guidelines for cellular deconvolution of spatial transcriptomics
2023-03-21;Nature Communications; IF: 17.694; DOI: 10.1038/s41467-023-37168-7
内容概要:用50种真实和模拟数据集对解决细胞反卷积任务的18个现有方法进行全面的基准测试,以评估这些方法的准确性、稳健性和可用性,结果显示,CARD、Cell2location和Tangra是执行细胞反卷积任务的最佳方法。此外,提供了关于细胞反卷积方法选择及其附加特性的决策树指南和建议,并讨论了与细胞反卷积相关的一般局限性和未来前景。
04:生长发育/Growth and Development
11. 孕早期滋养层发育的空间多组学图谱
Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy
2023-03-29; Nature; IF: 69.504; DOI: 10.1038/s41586-023-05869-0
内容概要:从妊娠早期子宫切除术的历史样本中检查胎盘形成的位置,其中包括包含胎盘、蜕膜和子宫肌层的整个子宫,绘制了人整个母体-胎儿界面的空间分辨多组学单细胞图谱,并描述了滋养细胞在前三个月的详细分化轨迹及其空间生态位。
12. 细胞分辨率下拟南芥根的油菜素类固醇基因调节网络
Brassinosteroid gene regulatory networks at cellular resolution in the Arabidopsis root
2023-03-31; Science; IF: 63.714; DOI: 10.1126/science.adf4721
内容概要:使用时间序列scRNA-seq检测拟南芥根不同细胞类型和发育阶段的油菜素内酯应答基因的表达,发现延长皮层是油菜素内酯激活细胞增殖到伸长的部位,这与细胞壁相关基因表达的增加有关,并证明了HOMEOBOX FROM ARABIDOPSIS THALIANA 7(HAT7)和GT-2-LIKE 1(GTL1)是油菜素内酯诱导的调节因子,沿着皮质分化轨迹,控制细胞的伸长。
13. 单细胞分辨率下小鼠胎盘的分化路线图
A differentiation roadmap of murine placentation at single-cell resolution
2023-03-17; Cell Discovery; IF: 38.079; DOI: 10.1038/s41421-022-00513-z
内容概要:利用scRNA-seq系统地分析来自小鼠胚胎外组织[胚胎第7.5天(E7.5)和E8.5]和胎盘(E9.5~E14.5)的滋养层细胞,鉴定了在胎盘形成过程中不同的滋养层细胞类型,绘制了小鼠胎盘的高分辨率单细胞转录组图谱,并阐明了滋养层细胞的重要分化轨迹。
14. 高分辨率解剖和空间转录组分析揭示杨树茎次级维管组织中存在两种分生组织细胞池
High-resolution anatomical and spatial transcriptome analyses reveal two types of meristematic cell pools within the secondary vascular tissue of poplar stem
2023-03-09; Molecular Plant; IF: 21.949; DOI: 10.1016/j.molp.2023.03.005
内容概要:联合高分辨率解剖学分析与空间转录组技术,表征了杨树茎从初级维管组织到次级维管组织的发育梯度中分生细胞特征,推断出次级维管组织内的两种分生组织样池,并建立了一个Web服务器(https://pgx.zju.edu.cn/stRNAPal/),以便使用空间转录组数据进行维管植物的维管组织发育和进化的深入研究。
15. 单细胞转录组学揭示一个控制心脏神经嵴细胞发育的非自主Tbx1依赖性遗传程序
Single-cell transcriptomics uncovers a non-autonomous Tbx1-dependent genetic program controlling cardiac neural crest cell development
2023-03-21; Nature Communications; IF: 17.694; DOI: 10.1038/s41467-023-37015-9
内容概要:采用scRNA-seq分析来自对照和Tbx1缺失突变小鼠胚胎,确定了定义心脏神经嵴细胞(cardiac neural crest cells,CNCC)的转录特征,并确定了调节CNCCs命运进展到心脏流出道和咽弓动脉平滑肌的基因表达动力学。此外,强调了FGF、BMP和其他信号从中胚层到神经嵴细胞的直接改变,很可能在单细胞水平上Tbx1缺失的情况下导致心脏流出道分隔失败。
05:再生医学/Regenerative Medicine
16. 异基因造血干细胞移植后人造血重建的单细胞解析
Single-cell dissection of human hematopoietic reconstitution after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation
2023-03-17; Science Immunology; IF: 30.630; DOI: 10.1126/sciimmunol.abn6429
内容概要:利用scRNA-seq对接受异基因外周血干细胞移植(allo-PBSCT)的再生障碍性贫血(aplastic anemia,AA)患者的骨髓和血液样本进行纵向分析,揭示了移植造血干细胞后人异基因造血干细胞和祖细胞(hematopoietic stem and progenitor cells,HSPCs)在单细胞分辨率下的重建动态,这为人类患者移植HSPCs的再生过程提供了见解,并为识别移植后早期发生急性移植抗宿主病的高风险患者确定了一个潜在的标准。
17. 促甲状腺激素受体信号通路可恢复肌肉萎缩大鼠骨骼肌干细胞的再生
Thyroid-stimulating hormone receptor signaling restores skeletal muscle stem cell regeneration in rats with muscular dystrophy
2023-03-01; Science Translational Medicine; IF: 19.319; DOI: 10.1126/scitranslmed.add5275
内容概要:应用scRNA-seq等技术分析了来自杜氏肌萎缩症(Duchenne muscular dystrophy,DMD)患者和重度DMD临床前大鼠模型的样本,确定了DMD中肌肉干细胞受损的修复能力与早期和进行性肌肉干细胞衰老有关,揭示了腺苷环化酶的刺激会导致DMD的肌肉修复,这可能为DMD患者提供了一种治疗方法。
06:疾病研究/Disease Research
恶性肿瘤
18. 预测遗传异质性多发性骨髓瘤免疫治疗结果和免疫逃避机制的临床前模型
Preclinical models for prediction of immunotherapy outcomes and immune evasion mechanisms in genetically heterogeneous multiple myeloma
2023-03-16; Nature Medicine; IF: 87.241; DOI: 10.1038/s41591-022-02178-3
内容概要:介绍了15个human-like多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)的基因工程小鼠模型,它们反映了疾病发病机制的关键要素:遗传异质性、单克隆抗体病和阴燃性MM状态向临床活动性疾病的逐渐转变,以及肿瘤细胞在转化过程中与骨髓免疫微环境的相互作用,结合scRNA-seq和功能分析确认了MYC是遗传异质性MM中肿瘤和免疫进展的关键调节因子,它决定了对免疫疗法的临床反应。
19. 免疫治疗中与肿瘤控制相关的中性粒细胞反应
A neutrophil response linked to tumor control in immunotherapy
2023-03-30; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.02.032
内容概要:通过scRNA-seq、TotalSeq等技术,研究中性粒细胞在免疫治疗肿瘤小鼠模型的作用,发现中性粒细胞表现出显著的可塑性,并能在免疫治疗反应中获得抗肿瘤表型,指出诱导抗肿瘤T细胞免疫的肿瘤免疫治疗方法,与最佳地参与而不是耗竭抗肿瘤中性粒细胞的治疗相结合,可能导致治疗后更持久的肿瘤控制。
20. 转录组分析揭示胶质母细胞瘤的肿瘤微环境变化
Transcriptome analysis reveals tumor microenvironment changes in glioblastoma
2023-03-03; Cancer Cell; IF: 38.585; DOI: 10.1016/j.ccell.2023.02.019
内容概要:对接受现行标准治疗的原发性胶质母细胞瘤患者的肿瘤切除组织样本(322份用于检测,245份用于验证)进行RNA-seq分析,结合scRNA-seq和免疫组化分析,揭示了胶质母细胞瘤的纵向演变主要是由微环境的重新组织形成的,包括与复发时的预后相关的细胞外基质基因的表达。
21. 上皮细胞激活成纤维细胞以促进食管癌的发展
Epithelial cells activate fibroblasts to promote esophageal cancer development
2023-03-14; Cancer Cell; IF: 38.585; DOI: 10.1016/j.ccell.2023.03.001
内容概要:联合scRNA-seq、空间转录组学和功能分析,研究来自29名食管鳞状细胞癌(esophageal squamous-cell carcinoma,ESCC)患者的79个多阶段食管病变组织,发现在ESCC演变过程中上皮细胞的Annexin A1(ANXA1)表达逐渐丢失。体外和体内实验均表明,抑制上皮-成纤维细胞之间的ANXA1-FPR2配体-受体相互作用会导致癌症相关的成纤维细胞形成,从而促进ESCC进展。
22. 口腔鳞状细胞癌起始过程中癌前病变的单细胞和空间解剖
Single-cell and spatial dissection of precancerous lesions underlying the initiation process of oral squamous cell carcinoma
2023-03-13; Cell Discovery; IF: 38.079; DOI: 10.1038/s41421-023-00532-4
内容概要:结合scRNA-seq和空间转录组技术,分析来自9个个体的、同时包含T1期的早期口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)、具有中重度异型增生的邻近口腔白斑和匹配的正常区域的10个组织,构建了OSCC起始的单细胞和空间转录组图谱,揭示了癌前病变阶段和OSCC起始过程中存在的细胞亚群和空间切换信号的复杂景观。
23. 肝转移的综合多组学研究
Integrated multi-omics landscape of liver metastases
2022-11-26; Gastroenterology; IF: 33.883; DOI: 10.1053/j.gastro.2022.11.029
内容概要:通过质谱流式细胞技术分析100个肝转移瘤(liver metastases,LMs)和50个原发性肝癌(primary liver cancer,PLC)(LCLM 队列)组成的队列,确定了5种免疫微环境亚型,全面描述了LM的免疫、基因组和转录组景观,并证实了SLC2A1在调节原发性肿瘤和LM病变中肿瘤微环境重塑中的作用。
24. scRNA-seq和空间转录组学揭示胶质母细胞瘤中的癌症相关成纤维细胞具有促肿瘤效应
Single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics reveal cancer-associated fibroblasts in glioblastoma with protumoral effects
2023-03-01; The Journal of Clinical Investigation; IF: 19.456; DOI: 10.1172/JCI147087
内容概要:使用一种连续胰蛋白酶消化方法在其他癌症中分离出癌症相关成纤维细胞(cancer-associated fibroblasts,CAFs),并通过转录组学分析验证它们是CAFs,联合scRNA-seq和空间转录组技术分析来自胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)患者中的CAFs,确定了GBM中的CAFs会促进GBM的进展。
非癌疾病
25. 多组学分析表明神经发育程序与脑蛛网膜囊肿发病机制的发病机制有关
Multiomic analyses implicate a neurodevelopmental program in the pathogenesis of cerebral arachnoid cysts
2023-03-06; Nature Medicine; IF: 87.241; DOI: 10.1038/s41591-023-02238-2
内容概要:综合分析来自617例脑蛛网膜囊肿(cerebral arachnoid cysts,ACs)患者-父母(trio)外显子组数据、152,898个人脑和小鼠脑膜scRNA-seq数据,以及来自患者医疗记录的文本挖掘数据,认为在适当的临床背景下,ACs可被视为神经发育病理学的影像学预兆,需要进行基因检测和神经行为随访,突出了系统的多组学方法在阐明散发性脑结构性疾病方面的实用性。
26. 单细胞转录组图谱揭示重症结核病患者的全身免疫失调
Systemic immune dysregulation in severe tuberculosis patients revealed by a single-cell transcriptome atlas
2023-03-30; The Journal of Infection; IF: 38.637; DOI: 10.1016/j.jinf.2023.03.020
内容概要:对来自27个样本[6名健康供体和21名不同严重程度(6名轻度、6名中度和9名重度)的开放性结核病(tuberculosis,TB)患者]的213,358个细胞进行scRNA-seq和TCR/BCR-seq分析,描述了开放性TB进展过程中外周免疫细胞的高分辨率转录组学景观,揭示了重症结核病患者的关键变化,例如外周淋巴细胞减少、细胞凋亡途径的显著激活、广泛的免疫衰竭等。
27. 2型糖尿病中胰岛素分泌和葡萄糖代谢增强的β细胞亚群减少
A beta cell subset with enhanced insulin secretion and glucose metabolism is reduced in type 2 diabetes
2023-03-16; Nature Cell Biology; IF: 28.213; DOI: 10.1038/s41556-023-01103-1
内容概要:通过评估肥胖和葡萄糖不耐受模型小鼠胰岛的单细胞转录组,确定了四种具有不同分子特征的β细胞亚群,其中一种高表达CD63的细胞亚群富含线粒体代谢基因的表达,并在T2D小鼠模型中减少,提示特定β细胞亚群的丢失可能导致糖尿病,而重建或维持CD63hi β细胞的策略可能是一种潜在的抗糖尿病疗法。
28. 人慢性肺同种异体移植物功能障碍中JAK-STAT激活导致细胞毒性T细胞介导的基底细胞死亡
JAK-STAT activation contributes to cytotoxic T cell-mediated basal cell death in human chronic lung allograft dysfunction
2023-03-22; JCI Insight; IF: 9.484; DOI: 10.1172/jci.insight.167082
内容概要:来自全肺的scRNA-seq数据和人类慢性同种异体肺移植功能障碍(chronic lung allograft dysfunction,CLAD)组织的空间转录组学分析表明,JAK-STAT信号的激活导致气道基底细胞中主要组织相容性复合体1(MHC-I)的上调,并导致细胞毒性CD8+T细胞介导的基底细胞死亡。
07:其他研究/Other Research
29. 凋亡细胞碎片局部激活生发中心的易染体巨噬细胞
Apoptotic cell fragments locally activate tingible body macrophages in the germinal center
2023-03-01; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.02.004
内容概要:使用CD169谱系的报告小鼠,并通过scRNA-seq等技术首次跟踪了易染体巨噬细胞(tingible body macrophages,TBM)的生命周期和功能,揭示了早期抗体反应中的凋亡B细胞触发滤泡巨噬细胞的激活和成熟,成为经典的TBM,以清除凋亡碎片,防止抗体介导的自身免疫性疾病。
30. 甲状旁腺激素/盐诱导激酶信号轴控制肾脏维生素D激活和机体钙稳态
A parathyroid hormone/salt-inducible kinase signaling axis controls renal vitamin D activation and organismal calcium homeostasis
2023-03-02; The Journal of Clinical Investigation; IF: 19.456; DOI: 10.1172/JCI163627
内容概要:结合全组织和单细胞RNA-seq分析,证明了肾脏中控制Cyp27b1表达和1,25-维生素D合成的PTH/SIK/CRTC信号轴,强调了盐诱导激酶作为肾近端小管中甲状旁腺激素诱导的维生素D激活介质的关键作用。
*文献追踪由时空团队联合国家基因库大数据平台完成。