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4月1日-30日期间发表的258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。
扫描文末二维码,即可获取全部258篇包含研究物种、器官/组织和疾病信息的文献清单。
一、综述/Review
1. 从黑色素细胞到黑色素瘤的过程
The journey from melanocytes to melanoma
2023-04-24; Nature Reviews. Cancer; IF: 69.800; DOI: 10.1038/s41568-023-00565-7
内容概要:回顾了对黑色素细胞生物学理解的最新研究进展,讨论了当前关于黑色素细胞发育的知识,以及黑色素细胞和黑色素干细胞如何响应微环境线索来驱动黑色素瘤发生,并对单细胞分析等技术如何揭示异质性和转录可塑性在促进黑色素瘤适应新环境,以及产生治疗耐药性的作用进行了探讨。
2. 面部塑造:颅面形态发生的遗传和表观遗传调控机制
Shaping faces: genetic and epigenetic control of craniofacial morphogenesis
2023-04-24; Nature Reviews. Genetics; IF: 59.581; DOI: 10.1038/s41576-023-00594-w
内容概要:描述了利用多组学和单细胞技术研究基因、基因调控网络和表观遗传调控机制与面型建立及其变异,尤其是正常和异常颅面形态发生之间关系的最新进展,讨论了人类正常形态变异的基础,这导致了广泛的面部特征,以及不同物种颅面形态变化的进化变异,并回顾了选择性颅面出生缺陷中颅神经嵴细胞发育的异常情况。
3. 空间转录组学:技术进展及其在神经科学和癌症研究中的应用
Spatial transcriptomics: Technical aspects of recent developments and their applications in neuroscience and cancer research
2023-04-07; Advanced Science; IF: 17.521; DOI: 10.1002/advs.202206939
内容概要:全面回顾了基于测序和成像的空间转录组方法之间的技术差异(截至2023年3月),利用空间数据及其计算解释的空间方法的最新进展,以及在生物学研究中各个领域当前研究和未来的应用前景,包括神经科学和癌症,以及疾病的生物医学和临床研究。
4. 用于肝脏生物学研究的单细胞和空间分辨转录组学
Single-cell and spatially resolved transcriptomics for liver biology
2023-04-03; Hepatology; IF: 17.298; DOI: 10.1097/HEP.0000000000000387
内容概要:回顾了从单细胞和空间分辨转录组学中获得的关于肝脏稳态、发育、再生、慢性肝病和癌症的关键生物学见解,并总结了将这些技术应用于肝脏研究时,实验和计算分析所面临的挑战和可能的解决方案。
二、时空/单细胞技术
SpatialTemporal and Single-Cell Technology
5. 通过原位电测序得到的分子和功能细胞状态的多模态图
Multimodal charting of molecular and functional cell states via in situ electro-sequencing
2023-04-19; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.03.023
内容概要:通过将灵活的生物电子学与原位RNA测序相结合,开发了一种原位电测序技术electro-seq,可在完整的生物网络中实现单细胞基因表达和电生理学的可扩展和配对分析,包括人类诱导的多能干细胞衍生的心脏patches和培养的小鼠神经patches。
6. 通过测序实现对单细胞蛋白分泌的时间分辨评估
Time-resolved assessment of single-cell protein secretion by sequencing
2023-04-10; Nature Methods; IF: 47.990; DOI: 10.1038/s41592-023-01841-y
内容概要:描述了一种基于高通量测序的新方法TRAPS-seq(time-resolved assessment of protein secretion from single cells by sequencing),能够在单细胞水平上同时测量分泌蛋白质、细胞表面表型标记和转录组。该研究展示了如何将TRAPS-seq安装到多模式测序平台中,以解决T淋巴细胞中差异细胞因子分泌的分子决定因素,并揭示了与特异性分泌的细胞因子组合相关的基因模块和细胞表面标记物。
7. 时空分辨转录组学揭示亚细胞RNA动力学景观
Spatiotemporally resolved transcriptomics reveals the subcellular RNA kinetic landscape
2023-04-10; Nature Methods; IF: 47.990; DOI: 10.1038/s41592-023-01829-8
内容概要:开发了一种在单细胞水平上跨越时间和空间揭示亚细胞RNA图谱的方法:TEMPOmap(temporally resolved in situ sequencing and mapping),它将脉冲追踪代谢标记与高度多路复用的三维原位测序相结合,以同时分析单个RNA分子的年龄和位置。该研究应用TEMPOmap构建了各种人类细胞中从转录和易位到降解的亚细胞RNA动力学的完整景观,并揭示了RNA动力学如何促进细胞功能,如细胞周期进程。
8. 基于探针的细菌scRNA-seq可预测毒素调控
Probe-based bacterial single-cell RNA sequencing predicts toxin regulation
2023-04-03; Nature Microbiology; IF: 36.964; DOI: 10.1038/s41564-023-01348-4
内容概要:开发了一种使用DNA探针库和现有的商业微荧光仪平台进行细菌单细胞RNA测序的方法——ProBac-seq(probe-based bacterial sequencing),可用于揭示同基因的微生物群异质性,并识别影响致病性的扰动。
三、生信工具/Bioinformatics Tools
9. 中继速度模型推断细胞依赖的RNA速度
A relay velocity model infers cell-dependent RNA velocity
2023-04-03; Nature Biotechnology; IF: 68.164; DOI: 10.1038/s41587-023-01728-5
内容概要:提出了一个灵活、稳健和可扩展的深度神经网络框架cellDancer,它从每个细胞局部推断其邻居的速度,然后传递一系列的局部速度,以提供速度动力学的单细胞分辨率推断,适用于研究全基因组范围内的许多生物模型和疾病过程。
10. 利用scSpace从scRNA-seq数据重建细胞伪空间
Reconstruction of the cell pseudo-space from single-cell RNA sequencing data with scSpace
2023-04-29; Nature Communications; IF: 17.694; DOI: 10.1038/s41467-023-38121-4
内容概要:提出了一种综合方法scSpace(single-cell spatial position associated co-embeddings),通过引入“伪空间”的概念,可有效地恢复单个细胞之间的空间关联,并在scRNA-seq数据中识别具有空间异质性的细胞亚群。将scSpace应用于正常和COVID-19状态下的胚胎心脏、人颞中回、人黑色素瘤和人肺的现有数据集,展示了该技术在发现空间治疗标志物方面的应用潜力。
11. 空间转录组学的预测性和稳健性基因选择
Predictive and robust gene selection for spatial transcriptomics
2023-04-12; Nature Communications; IF: 17.694; DOI: 10.1038/s41467-023-37392-1
内容概要:提出了一个灵活的深度学习框架PERSIST(PredictivE and Robust gene SelectIon for Spatial Transcriptomics),它通过利用参考scRNA-seq数据为空间转录组学研究识别有价值的基因目标。该研究通过来自不同技术、多个大脑区域和不同物种的参考数据集,以及与其他相似方法的比较,证实了该方法的可行性、灵活性和稳健性。
12. 使用SCAD从bulk RNA-seq中实现单细胞药物反应注释
Enabling single-cell drug response annotations from bulk RNA-seq using SCAD
2023-02-10; Advanced Science; IF: 17.521; DOI: 10.1002/advs.202204113
内容概要:通过整合对抗域适应来消除域转移问题,提出了单细胞药物反应预测框架SCAD,该框架从癌症药物敏感性基因组学(the Genomics of Drug Sensitivity in Cancer database,GDSC)数据库的细胞系中学习bulk转录组图谱和药物基因组学信息,并迁移知识以推断scRNA-seq数据中的药物功效。此外,该框架提供了探索和鉴定有前景的药物组合药物对的新视角。
13. 图深度学习实现空间转录组学的空间域识别
Graph deep learning enabled spatial domains identification for spatial transcriptomics
2023-04-20; Briefings in Bioinformatics; IF: 13.994; DOI: 10.1093/bib/bbad146
内容概要:构建了一种基于图深度学习(graph deep learning,GDL)的空间聚类方法:SCGDL(https://github.com/narutoten520/SCGDL),它将深度图信息模型和残差门控图卷积神经网络在更高层次上混合,以理解空间图和基因表达图谱。经验证,SCGDL在聚类精度和可调聚类数方面均优于现有的其他空间聚类方法。
四、生长发育/Growth and Development
14. scRNA-seq揭示胚胎阶段人类肺近端-远端模式的发育程序
Single-cell RNA sequencing reveals the developmental program underlying proximal-distal patterning of the human lung at the embryonic stage
2023-04-21; Cell Research; IF: 46.297; DOI: 10.1038/s41422-023-00802-6
内容概要:使用scRNA-seq研究人类胚胎在受精后第4~8周(Carnegie期12~21期)的早期肺发育,获得了169,686个细胞的转录组图谱,鉴定了新的细胞类型特异性标记物,包括胚胎上皮转录因子,并绘制了器官发生-起始细胞类型之间的生态位相互作用组,这为肺器官发生研究和再生医学,特别是基于干细胞的策略提供了有用的资源。
15. 发育中人类脊髓的单细胞转录组景观
Single-cell transcriptomic landscape of the developing human spinal cord
2023-04-24; Nature Neuroscience; IF: 28.771; DOI: 10.1038/s41593-023-01311-w
内容概要:联合scRNA-seq和snRNA-seq全面分析妊娠中期人类脊髓的细胞类型,发现沿着背腹轴、吻尾轴神经胶质细胞和神经元表现出多样性,并描述了早期胎儿发育过程中α和γ运动神经元的多样性。
16. 单细胞多组学分析揭示面包小麦根系中不对称基因表达和细胞类型特异性调控网络
Asymmetric gene expression and cell-type-specific regulatory networks in the root of bread wheat revealed by single-cell multiomics analysis
2023-04-04; Genome Biology; IF: 17.906; DOI: 10.1186/s13059-023-02908-x
内容概要:联合snRNA-seq和snATAC-seq对面包小麦根系进行分析,鉴定了22种细胞类型,重建了细胞分化轨迹,并构建了驱动根毛分化的拟时序调控网络。从http://crispr.hzau.edu.cn/wheataltas/html/destinations.html中可获取小麦根系的snRNA-seq和snATAC-seq数据集。
17. 来自EPS细胞的双谱系胚胎样结构可产生具有四倍体滋养外胚层的活小鼠
Bilineage embryo-like structure from EPS cells can produce live mice with tetraploid trophectoderm
2023-04-21; Protein and Cell; IF: 15.328; DOI: 10.1093/procel/pwac029
内容概要:基于DNBelab C4单细胞测序平台,发现扩展性多能干细胞类囊胚(extended pluripotent stem-blastoids,EPS-blastoids)由于缺乏真正的滋养外胚层(trophectoderm,TE)谱系细胞而无法实现植入后发育,其TE-like结构是由原始内胚层谱系细胞构成的。该研究进一步使用EPS衍生的谱系胚胎样结构与四倍体胚胎或四倍体TE细胞重新构建,实现了正常活体小鼠的产生。
五、疾病研究/Disease Research
恶性肿瘤
18. 头颈癌新辅助免疫治疗后耗竭的肿瘤浸润T细胞的表型可塑性和组织滞留减少
Phenotypic plasticity and reduced tissue retention of exhausted tumor-infiltrating T cells following neoadjuvant immunotherapy in head and neck cancer
2023-04-12; Cancer Cell; IF: 38.585; DOI: 10.1016/j.ccell.2023.03.014
内容概要:从使用bintrafusp alfa进行新辅助免疫治疗(neoadjuvant immunotherapy,NIT)的新诊断头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamous cell carcinoma,HNSCC)患者中分离出肿瘤浸润性CD4+和CD8+T细胞,并进行scRNA-seq分析,在单细胞水平上描绘了对NIT的局部和全身反应之间的复杂关系,并揭示了拮抗肿瘤特异性T细胞的组织滞留可能增强全身抗肿瘤免疫。
19. 供体胰腺的分析确定了早期肿瘤病变的转录组特征和微环境
Analysis of donor pancreata defines the transcriptomic signature and microenvironment of early neoplastic lesions
2023-04-06; Cancer Discovery; IF: 38.272; DOI: 10.1158/2159-8290.CD-23-0013
内容概要:联合多重免疫组化、scRNA-seq和空间转录组技术对来自30名不同年龄、种族和性别的脑死亡捐赠者的胰腺组织进行分析,首次展示了成人胰腺中独特的微环境和散发性PanIN病变的特征,并通过比较分析健康胰腺、胰腺癌和瘤周组织,确定了肿瘤通路在肿瘤发生的早期就已启动。
20. 靶向PPAR-gamma可抑制肝细胞癌中肿瘤对免疫检查点封锁的适应
Targeting PPAR-gamma counteracts tumour adaptation to immune-checkpoint blockade in hepatocellular carcinoma
2023-04-05; Gut; IF: 31.793; DOI: 10.1136/gutjnl-2022-328364
内容概要:通过构建免疫治疗耐药的肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)小鼠模型,结合scRNA-seq、基因组和免疫图谱探讨免疫检查点封锁(immune-checkpoint blockade,ICB)治疗诱导肿瘤适应的机制,并利用pembrolizumab(NCT03419481)II期临床试验的HCC肿瘤活检的scRNA-seq分析进行验证,发现了一种肿瘤适应性转录程序:肿瘤细胞通过PPARγ/VEGF-A介导的肿瘤微环境免疫抑制来逃避免疫检查点靶向,这为对抗HCC的免疫治疗耐药性提供了一种策略。
21. 基于表达的亚型定义了肌肉浸润性膀胱癌对新辅助免疫检查点抑制剂的病理反应
Expression-based subtypes define pathologic response to neoadjuvant immune-checkpoint inhibitors in muscle-invasive bladder cancer
2023-04-27; Nature Communications; IF: 17.694; DOI: 10.1038/s41467-023-37568-9
内容概要:使用将转录和遗传分析与数字空间分析相结合的综合方法,对PURE01新辅助pembrolizumab免疫治疗试验中治疗前和治疗后肌肉浸润性膀胱癌患者的肿瘤和免疫微环境进行表征,确定了与检查点免疫治疗(checkpoint immunotherapy,CPI)反应相关的特征,发现了FGFR3突变和KDM5B过表达是CPI的耐药生物标志物,并描述了有助于指导患者分层以进行组合治疗的治疗替代方案。
22. IDH-突变型胶质瘤中的少突胶质细胞分化停滞
Stalled oligodendrocyte differentiation in IDH-mutant gliomas
2023-04-13; Genome Medicine; IF: 15.266; DOI: 10.1186/s13073-023-01175-6
内容概要:联合bulk转录组、scRNA-seq、RNAscope、DNA甲基化组和scATAC-seq对来自三个大洲的多个IDH-突变型胶质瘤队列的临床样本进行综合分析,发现尽管临床表现和基因组改变存在差异,但所有IDH-突变型胶质瘤都类似于少突胶质细胞谱系的早期阶段,并由于髓鞘形成程序受阻而导致少突胶质细胞分化停滞。
非癌疾病
23. 锥体神经元形成活跃的、短暂的、多层次的回路,在新皮层开始时受到自闭症相关突变的干扰
Pyramidal neurons form active, transient, multilayered circuits perturbed by autism-associated mutations at the inception of neocortex
2023-04-17; Cell; IF: 66.850; DOI: 10.1016/j.cell.2023.03.025
内容概要:使用小鼠遗传学并通过scRNA-seq证实,胚胎Rbp4-Cre皮层神经元在转录组上最接近第5层锥体神经元,其在两个不同的活性环路模体之间切换,第一个在新皮层开始时构成一个新的多层环路模体。此外,这种发育特征在自闭症中出现紊乱。
24. 单细胞分析和宿主遗传学强调了先天免疫细胞在COVID-19严重程度中的作用
Single-cell analyses and host genetics highlight the role of innate immune cells in COVID-19 severity
2023-04-24; Nature Genetics; IF: 41.307; DOI: 10.1038/s41588-023-01375-1
内容概要:通过scRNA-seq全面分析73名COVID-19患者和75名健康对照者的895,460个外周血单核细胞,并通过整合scRNA-seq和宿主遗传学数据进行上下文特异性和细胞类型特异性表达数量性状位点分析,确定了先天免疫细胞在生物学和宿主遗传学方面对COVID-19的严重程度有重要影响。
25. 中性粒细胞和紧急粒细胞生成在脓毒症期间驱动免疫抑制和极端反应内型
Neutrophils and emergency granulopoiesis drive immune suppression and an extreme response endotype during sepsis
2023-04-24; Nature Immunology; IF: 31.250; DOI: 10.1038/s41590-023-01490-5
内容概要:应用单细胞多组学技术分析来自脓毒症患者的全血、循环造血干细胞和祖细胞,分别捕获到272,993、29,366个细胞,发现中性粒细胞和紧急粒细胞生成在脓毒症期间导致了适应不良反应,并证实了这些免疫抑制性粒细胞和粒细胞生成障碍是脓毒症SRS1亚表型的功能基础。
26. 非酒精性脂肪性肝病特征的蛋白质-转录组图谱
A proteo-transcriptomic map of non-alcoholic fatty liver disease signatures
2023-04-10; Nature Metabolism; IF: 19.865; DOI: 10.1038/s42255-023-00775-1
内容概要:对306例具有组织学特征的非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)患者的4,730种循环蛋白进行表征,并将其与配对肝组织的转录组分析进行整合,建立了31个标记物的蛋白质-转录组学特征,结合scRNA-seq分析,揭示了可能导致疾病进展的蛋白质组变化的肝细胞类型。
27. COVID-19发病后的血管机制:rho-kinase是一种新的治疗靶点
Vascular mechanisms of post-COVID-19 conditions: rho-kinase is a novel target for therapy
2023-04-05; European Heart Journal. Cardiovascular Pharmacotherapy; IF: 11.171; DOI: 10.1093/ehjcvp/pvad025
内容概要:对因COVID-19住院后康复的患者和危险因素匹配的对照组进行多系统表型分析,并结合组织病理学、免疫组化学和空间转录组学等方法,发现与对照组相比,COVID-19发病后患者的小动脉血管纤维化增强。这些动脉具有高收缩性,并表现出受损的非内皮依赖性血管舒张,这些反应在法舒地尔治疗后得到改善,表明RhoA/rho-kinase信号通路是COVID-19发病后心血管症状患者的治疗靶点。
六、其他研究/Other Research
28. 促红细胞生成素产生细胞的转录和调控特性
The transcriptional and regulatory identity of erythropoietin producing cells
2023-04-27; Nature Medicine; IF: 87.241; DOI: 10.1038/s41591-023-02314-7
内容概要:通过对标有Epo-CreERT的细胞进行单细胞多组学分析,表征了肾脏中产生促红细胞生成素(erythropoietin,Epo)的细胞,并描述了它们独特的分子和表观遗传特性。与胰腺β细胞产生胰岛素类似,Epo的产生仅限于单一、独特且进化保守的肾成纤维细胞样细胞群。
29. 类心外膜单细胞基因组学揭示人类心外膜生物学在心脏发育和疾病中的原理
Epicardioid single-cell genomics uncovers principles of human epicardium biology in heart development and disease
2023-04-03; Nature Biotechnology; IF: 68.164; DOI: 10.1038/s41587-023-01718-7
内容概要:生成了显示高功能心室心肌和心外膜自组织的心脏类器官:类心外膜(epicardioids),结合谱系追踪、scRNA-seq和scATAC-seq分析,描述了类心外膜细胞中不同细胞谱系的形成和分化过程,并在转录和形态学水平上与人类胎儿的发育进行比较,证实了类心外膜是研究心脏发育、疾病和再生中心外膜活动的独特试验模型。
30. 综合单核和空间转录组学捕捉大豆根瘤成熟过程中的过渡状态
Integrated single-nucleus and spatial transcriptomics captures transitional states in soybean nodule maturation
2023-04-13; Nature Plants; IF: 17.352; DOI: 10.1038/s41477-023-01387-z
内容概要:通过整合单核和空间转录组学,建立了大豆根瘤和根的细胞图谱
(https://zhailab.bio.sustech.edu.cn/single_cell_soybean),并鉴定了稀有细胞亚型及其在结节成熟和功能中的重要作用,为理解根瘤菌-豆科植物共生提供了单细胞视角。
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