大家好，欢迎观看《时空日报》第243期。本期介绍的时空/细胞组学相关研究文章共计2篇。以下是应用时空云平台STOmics Cloud的StereoCopilot模块生成的文章概要，并辅以人工审核，供了解参考。
1、在人类神经类器官系统中，基于多能性的单细胞表观基因组发育轨迹重建
Single-cell epigenomic reconstruction of developmental trajectories from pluripotency in human neural organoid systems
Nature Neuroscience; IF:21.200; DOI: 10.1038/s41593-024-01652-0
内容概要：
① 多能祖细胞的细胞命运进展是严格调控的，这导致了人类细胞的高度多样性。表观遗传修饰同样在细胞命运限制的过程中起到了关键作用。然而，揭示人类细胞多样性背后的表观遗传机制一直是一个挑战。
② 本研究专注于人类大脑和视网膜类器官模型，通过先进的单细胞测序技术，深入探索了从祖细胞到分化成特定神经命运的细胞中，H3K27ac、H3K27me3和H3K4me3这三种组蛋白修饰是如何发生变化的。成功地重建了细胞在获取不同身份时，其表观遗传层面的变化轨迹。研究揭示了细胞从多能性状态，经过神经上皮阶段，最终分化成视网膜和大脑特定区域及细胞类型的整个转变过程。在这个过程中，观察到，每当细胞即将发生命运转变时，那些抑制或激活细胞功能的表观遗传修饰会首先发生变化，这些变化甚至能够预测细胞未来的命运。这为研究者绘制出了一幅基因调控元件和转录因子如何随时间动态变化的图谱。更重要的是，研究人员还发现，如果在神经外胚层阶段移除H3K27me3这种组蛋白修饰，会打破细胞命运的限制，导致细胞异常地获取了不应该有的身份。这一发现为理解细胞分化和身份获取的调控机制提供了新的视角。
③ 本研究不仅增进了对人类细胞命运决定机制的理解，还为人类神经类器官的发育研究提供了新的视角。绘制了人类神经类器官发育的单细胞表观基因组图谱，为未来的研究提供了宝贵的资源。通过进一步的研究，可以更深入地了解人类细胞的命运决定过程，以及这一过程中涉及的基因调控网络。
再生医学：多能祖细胞，表观遗传修饰， 人类细胞多样性，组蛋白修饰, 单细胞测序, 神经类器官; Zenk F, Fleck JS, Jansen S, et al.; Department of Biosystems Science and Engineering, ETH Zürich, Basel, Switzerland.
2、scHolography：一种用于单细胞空间邻域重建和分析的计算方法
scHolography: a computational method for single-cell spatial neighborhood reconstruction and analysis
Genome Biology; IF: 10.100; DOI: 10.1186/s13059-024-03299-3
内容概要：
① 随着空间转录组学的发展，如今能够以前所未有的深度研究组织的复杂性。然而，尽管技术取得了显著进步，但在单细胞水平上精确解析组织结构的任务仍然具有挑战性。为了克服这一难题，需要开发新的计算方法，以充分利用空间和单细胞RNA测序数据，从而更全面地理解组织内的细胞间相互作用和动态。
② 本研究提出了一种名为scHolography的新方法。该方法基于机器学习原理，旨在重建单细胞的空间邻域，并通过空间和单细胞RNA测序数据实现3D组织的可视化。scHolography通过高维转录组到空间的投影，推断细胞之间的空间关系，定义空间邻域，并加强了对细胞间通信的分析。研究人员进一步将该方法应用于人类和小鼠的数据集，以定量评估空间细胞邻域、细胞间相互作用以及肿瘤-免疫微环境。
③ scHolography的成功应用表明，它为3D组织结构的解析和细胞水平空间动态的分析提供了一个强大的计算框架。通过整合空间和单细胞RNA测序数据，能够更全面地理解组织内的细胞间关系和相互作用，为生物医学研究开辟了新的可能性。