【单细胞全图谱】果蝇全组织单细胞转录组图谱
今天学习另外一个物种的单细胞全图谱，是关于果蝇的。
黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的动物研究中一个很好的模式生物，果蝇社区内科学家们的高度协作促进了多种资源开发，其中包括高质量的基因组、遗传学和分子生物学工具以及一些重要的数据库比如Flybase 、FlyMine、FlyLight、VirtualFlyBrain等，但是目前还缺乏细胞类型分辨率方面的数据库。单细胞技术的发展使得多细胞转录组分析成为可能，目前已经有一些研究将单细胞scRNA-seq技术应用于对果蝇多个组织和不同发育阶段的分析，然而这些数据库是由不同实验室基于不同的遗传背景、不同的实验方法以及不同测序平台产生的，因此阻碍了对于细胞和组织间基因表达进行系统性分析。
为此，贝勒医学院的李红杰研究组、比利时鲁汶大学Stein Aerts研究组、美国斯坦福大学骆利群研究组、Stephen R. Quake研究组、瑞士洛桑综合理工学院Bart Deplancke研究组以及美国哈佛大学医学院Norbert Perrimon研究组在Science合作发文题为Fly Cell Atlas: A single-nucleus transcriptomic atlas of the adult fruit fly，通过单细胞核分辨率的基因功能以及细胞类型建立起了果蝇细胞图谱（www.flycellatlas.org），并构建了相应的数据库网站。
果蝇单细胞图谱paper
在这个文章中，作者解剖了来自雌性和雄性黑腹果蝇的12个组织（触角、体壁、脂肪体、平衡棒、心脏、肠道、腿、马氏管、绛色细胞、喙和下颚须、气管、翅膀）以及3个性别特异性组织（雄性生殖腺、睾丸、卵巢）。然后进行单细胞核测序。
总结示意图
对果蝇多组织进行单细胞核转录组测序后，得到了果蝇细胞图谱。图1就是简单的统计信息的展示，比如图1C和1D分别展示不同的参数以及平台得到的图谱结果。图1F和1G分别是关于组织来源的展示。
图1
图1
基于获得的图谱，之后对15个组织进行详细的细胞注释，图2B和2C 是body wall和testis组织的相似注释结果，图2D则是其它13个组织的详细注释结果。
图2
图2
之后作者对于大部分的组织进行了合并，尝试构建头部和躯体的全组织图谱。在果蝇头部，注释到了81种主要的神经细胞类型（图3A），在果蝇的躯体中注释了最丰富的33种细胞类型（图3B）。然后作者又把head和body整合在了一起（图3C），通过head/body细胞的比例来鉴定只head和body特异的tissue或者cell（感觉没啥意思，有点废话的感觉）（图3D）。然后highlight了两个类型，比如来自head的（photoreceptors）和来自body的（stem cell和cuticle）（图3D, 3E，3F）。
图3
图3
基于所建立的图谱，作者用于比较跨组织的相同细胞（图4A-C）。然后作者利用血细胞标记marker，挑选出了血细胞相关的cluster（图4D）进行跨组织对比，分析了其主要来源和类型。接着作者又比较了不同组织肌肉细胞的区别（图4E），结论和细节我就不叙述了，我对这些领域也不太了解。
图4
接下来，作者们对组织特异性转录因子进行了鉴定和计算（图5A）。图5B和TF和每个细胞类型的关联度网络。然后作者挑出了每个cell里面specific表达的TF，并热图展示（图5C），在图5D和5E作者highlight了和photoreceptors关联度很高的一个簇，包含诸如Arr1,eya等。然后作者对比了不同细胞类型的marker 基因（图5F）。
图5
因为去了不同性别的样品，作者接着对性别依赖的基因表达以及性别特异性的组织进行了分析。体细胞中性别决定导致两性差异的关键信号通路是doublesex（dsx）（图6A）。所以作者查看了dsx基因在不同性别各个细胞类型的表达情况。从图6B中可以发现，在很多细胞类型上并没有性别特异的选择表达。然后作者开始比较每个细胞类型在不同性别的差异分析（图6C），发现在excretory system细胞类型上有明显的female特异性。如果计算跨细胞类型的相关性，作者发现性别特异选择的基因和dsx之间有明显的相关性，从而说明了dsx可能确实是一个关键的调控因子（图6D）。作者通过分析发现gut，ovaries，testis的轨迹和以往结果比较一致，所以把testis相关的细胞类型单独拿出来进行详细的分析，发现它包含两类stem cell：the somatic cyst stem cells (CySCs)和germline stem cells (GSCs)（图6E，6F）。轨迹分析也发现两条不同的分化轨迹。接着highlight了轨迹分析上的一些重要基因（图6F，6G）。
图6
图6
