文章集锦之单细胞研究篇
一、发育方向
1.单细胞测序解析人类巨噬细胞的发育
文章名称：Deciphering human macrophage development at single-cell resolution
发表期刊：Nature
影响因子：41.577
发表时间：2020年5月
发表单位：解放军总医院第五医学中心、暨南大学等
巨噬细胞是胚胎发育过程中最初出现的免疫细胞。然而，我们对人类胚胎中巨噬细胞的起源和特化的理解有限。该研究通过对不同发育阶段人类胚胎中分离的CD45+细胞进行单细胞转录组测序，并对CD45+CD34+CD44+卵黄囊衍生且有髓细胞偏向的祖细胞群（YSMP）进行培养和功能鉴定。通过对多个解剖部位的巨噬细胞异质性分析确定了不同的亚群，其中包括不同类型的组织驻留巨噬细胞（TRMs）。进一步追踪了来自卵黄囊衍生的原始巨噬细胞或 YSMP 衍生的胚胎肝单核细胞的 TRMs发育轨迹，评估了胚胎和成年TRMs中的分子相似性。这些结果全面描述了人类胚胎发生过程中早期巨噬细胞发育的时空动态，为今后人类TRMs的发育和功能研究提供了参考。
2. 单细胞测序解析人类胚胎骨骼干细胞的发育
文章名称：Dissecting human embryonic skeletal stem cell ontogeny by single-cell transcriptomic and functional analyses
发表期刊：Cell Research
影响因子：17.848
发表时间：2021年1月
发表单位：同济大学、解放军总医院第五医学中心等
人类骨骼干细胞（SSCs）已经在胎儿和成人长骨中被发现。然而，人类早期骨骼发育过程中胚胎SSCs的时空个体发育仍不清楚。该研究通过对人类肢芽和胚胎长骨进行单细胞转录组测序发现了人类肢芽间充质和上皮内显著的异质性。此外，该研究还发现一个可自我更新并产生软骨谱系细胞但不是脂肪细胞或造血基质的软骨膜胚胎骨骼干细胞/祖细胞（eSSPC）亚群。eSSPC被粘附分子 CADM1标记并高度富集 FOXP1/2 转录网络。有趣的是，人类胚胎颅骨矢状缝中也发现了相似表型标记的神经嵴衍生细胞。这些结果揭示了人骨骼形成过程中的细胞异质性和谱系层次，有助于开发新的细胞疗法来促进骨和软骨再生，从而为治愈骨骼疾病提供理论指导。
3. 单细胞测序追踪人类胚胎第一个造血干细胞的生成
文章名称：Tracing the first hematopoietic stem cell generation in human embryo by single-cell RNA sequencing
发表期刊：Cell Research
影响因子：17.848
发表时间：2019年9月
发表单位：解放军总医院第五医学中心、暨南大学等
造血干细胞（HSC）具有自我更新的能力，可分化为血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞。但是由于技术限制和胚胎组织样本稀缺，追踪HSC的发育难以充分开展。该研究通过单细胞转录组测序构建了第一个基因组规模的，涵盖了人类胚胎发生过程中内皮细胞到 HSC 转变整个过程的基因表达谱。描绘了生血内皮细胞（HEC）和动脉内皮细胞（EC）的特征。该研究进一步绘制了从ECs 通过HECs 到造血干祖细胞的发育路径，并揭示了一种独特的基因表达模式。此外，该研究还发现了另一种在时间和分子上不同的内胚胎HEC细胞群，并揭示了动脉生态位的细胞组成和HEC细胞相互作用。对第一个HSC背后细胞和分子程序的解析将促进造血干细胞的临床应用。
二、免疫方向
1.单细胞转录组测序揭示新冠肺炎免疫学特征
文章名称：COVID-19 immune features revealed by a large-scale single cell transcriptome atlas
发表期刊：Cell
影响因子：38.673
发表时间：2021年2月
发表单位：中山大学等
新型冠状病毒（COVID-19）肺炎患者的免疫功能失调会影响症状和死亡率，但目前对相关免疫细胞还没有详细了解。该研究对196例COVID-19患者和对照组的284份样本进行单细胞转录组测序，构建了146万个细胞的图谱。该研究发现除了传统认为的呼吸系统上皮细胞以外，多种免疫细胞中都检测到新冠病毒核酸序列。不同的上皮细胞在新冠病毒感染后表现出不同的差异基因表达。新冠肺炎重症病人外周血中有更高比例的增殖中的浆细胞与T细胞，而总体T细胞水平显著低于轻症病人或健康对照以及康复期病人。这些结果为理解COVID-19的发病机制和制定有效的治疗策略提供了丰富的资源。
2.单细胞转录组测序解析人胚胎早期T淋巴起源及胸腺器官发生
文章名称：Single-cell RNA sequencing resolves spatiotemporal development of pre-thymic lymphoid progenitors and thymus organogenesis in human embryos
发表期刊：Immunity
影响因子：21.522
发表时间：2019年10月
发表单位：解放军总医院第五医学中心、四川大学等
人类胚胎中第一个T淋巴细胞的生成涉及淋巴祖细胞的出现、迁移和胸腺器官发生，是建立整个适应性免疫系统的第一步。然而，调控这一过程的细胞和分子程序尚不清楚。该研究通过对胚胎和胎儿不同阶段的造血部位进行单细胞转录组测序，构建了人类早期T淋巴细胞生成谱图。发现与胎儿肝脏的淋巴样祖细胞具有共同特征的胸腺种子祖细胞（TSPs）。并确定了一种独特类型的胸腺淋巴样祖细胞。剖析了胸腺上皮细胞的发育和胸腺器官发生过程中潜在的细胞间相互作用。这些结果提供了对人类早期T淋巴细胞生成的深刻见解，前瞻性地指导T淋巴细胞再生，促进临床应用的发展。
3. 单细胞测序表征老年新冠患者的循环免疫系统
文章名称：A human circulating immune cell landscape in aging and COVID-19
发表期刊：Protein & Cell
影响因子：10.164
发表时间：2020年8月
发表单位：中山大学等
与年龄相关的免疫细胞变化与感染风险增加有关。然而，目前缺乏对人类循环免疫细胞随年龄变化的全面和详细描述。该研究通过对年轻、老年受试者和COVID-19患者外周血中的免疫细胞类型分别进行单细胞转录组和单细胞ATAC测序，发现与冠状病毒易感性有关的基因表达随着年龄以细胞亚型特异性的方式上调。COVID-19促进了年龄诱导的免疫细胞极化和与炎症和细胞衰老相关的基因表达。这些结果进一步扩展了对衰老的认识，强调了老年群体免疫系统失调可能是造成老年COVID-19发病率和死亡率居高不下的重要节点之一，为以后研究免疫失调与衰老和感染的关系奠定了理论基础。
三、肿瘤方向
1.人肝内胆管癌的单细胞转录组结构和细胞间串扰
文章名称：Single cell transcriptomic architecture and intercellular crosstalk of human intrahepatic cholangiocarcinoma
发表期刊：Journal of Hepatology
影响因子：20.580
发表时间：2020年7月
发表单位：北京工业大学，解放军总医院第五医学中心等
肝内胆管癌（ICC）是第二常见的化疗难治性恶性肝肿瘤，具有纤维增生和显著的肿瘤异质性等特征。深入了解细胞异质性以及ICC细胞与其微环境之间的相互作用将有助于开发治疗ICC的新方法。该研究通过对人ICC和邻近组织进行单细胞转录组测序，揭示了ICCs中的细胞多样性和复杂的细胞互作。研究发现恶性细胞表现出显著的异质性，且Treg细胞表现出高度的免疫抑制特征。定义了CD146+vCAF（血管癌相关成纤维细胞）亚群，该亚群可通过IL-6/IL-6R轴与ICC细胞相互作用，诱导EZH2 的上调并促进恶性肿瘤的发生。这些结果为深入解析成纤维细胞微环境的异质性及其在肝内胆管癌发生中的作用提供了新思路和候选靶点。
2. 单细胞测序分析原发性胃腺癌的转录异质性
文章名称：Dissecting transcriptional heterogeneity in primary gastric adenocarcinoma by single cell RNA sequencing
发表期刊：Gut
影响因子：19.819
发表时间：2020年6月
发表单位：解放军总医院第五医学中心、军事医学研究院等
胃腺癌（GA）是常见的胃癌类型，呈现出高度的形态学和分子异质性。虽然根据胃腺体结构特征和胃黏膜的分化程度差异已经开发出多种诊断方法，但肿瘤异质性仍是影响胃腺癌准确诊断和治疗的主要障碍。该研究通过对胃腺癌和非肿瘤组织进行单细胞转录组测序，构建无偏的单细胞转录组图谱。确定了一组上皮细胞的生物标记物，以区分良性和恶性上皮。构建了一种量化细胞分化程度的计算方法，揭示分化程度与胃癌的预后密切相关，发现了一种新型的胃癌类型。这些结果为解释胃肿瘤的异质性提供了有价值的资源，为精确诊断和预后提供帮助。
3. 单细胞测序揭示乳腺癌的细胞起源和进化
文章名称：Single-cell RNA sequencing reveals the cellular origin and evolution of breast cancer in BRCA1 mutation carriers
发表期刊：Cancer Research
影响因子：9.727
发表时间：2021年3月
发表单位：北大肿瘤医院等
携带BRCA1突变基因的女性患乳腺癌的风险会大大增加，特别是雌激素受体（ER）阳性乳腺癌。然而，BRCA1突变乳腺癌的细胞起源和发展尚未阐明。该研究通过对BRCA1突变携带者和非携带者的乳腺癌组织以及邻近区域进行单细胞转录组测序。发现BRCA1突变携带者中，正常乳腺组织中分化受损的异常腔内祖细胞明显增多，BRCA1突变携带者的乳腺癌可能来源于管腔细胞。BRCA1突变携带者正常乳腺组织管腔祖细胞的TP53和BRCA1表达降低，可能触发管腔祖细胞的基底/间充质转化，导致基底样肿瘤的发展。这些结果为BRCA1突变携带者不同乳腺癌亚型的起源细胞提供了充足的证据。
四、生殖方向
1.单细胞测序研究邻苯二甲酸二酯对原始卵泡组装毒性的影响
文章名称：Single-cell transcriptome dissection of the toxic impact of Di (2-ethylhexyl) phthalate on primordial follicle assembly
发表期刊：Theranostics
影响因子：8.58
发表时间：2021年3月
发表单位：青岛农业大学等
邻苯二甲酸二（2-ethylhexyl）酯（DEHP）是人类日常接触的一种增塑剂，它可以作为内分泌干扰物引发生殖毒性。因此，研究DEHP对卵巢储备的毒性至关重要。该研究对DEHP暴露后出生的幼鼠卵巢进行单细胞转录组测序，揭示了DEHP暴露后小鼠雌性生殖细胞和颗粒细胞的基因表达动态。发现DEHP阻碍了卵泡组装的进程，干扰了卵泡发育状态。DEHP可能抑制颗粒细胞增殖活性，激活细胞死亡调控。这些结果为DEHP暴露在小鼠生殖细胞囊肿破裂和原始卵泡形成过程中的生殖毒性提供了实质性的新见解。
2. 单细胞测序揭示玉米赤霉烯酮暴露对原始卵泡组装的毒害作用
文章名称：Single-cell transcriptomic profiling provides insights into the toxic effects of Zearalenone exposure on primordial follicle assembly
发表期刊：Theranostics
影响因子：8.58
发表时间：2021年3月
发表单位：青岛农业大学
玉米赤霉烯酮（ZEN）是人类日常饮食中的一种污染物，之前的研究发现，ZEN会严重抑制原始卵泡（PF）的发育，但具体影响机制仍有待探索。该研究通过对ZEN暴露后的卵巢组织进行单细胞转录组测序，发现ZEN暴露改变了生殖细胞和颗粒细胞的发育轨迹。ZEN通过Hippo信号通路影响生殖细胞和颗粒细胞的状态，阻断了原始卵泡（PF）的组装。该研究进一步证实了ZEN对PF发育的严重毒性影响，为后续的深入研究提供了理论基础。
五、疾病方向
1.单细胞测序揭示Votg-小柳原田综合征新的致病性亚群及分子诊断标志物
文章名称：Genetic landscape and autoimmunity of monocytes in developing Vogt-Koyanagi-Harada disease
发表期刊：PNAS
影响因子：9.412
发表时间：2020年9月
发表单位：中山大学眼科中心等
Vogt-小柳原田综合征（VKH）是亚洲人常见的自身免疫性葡萄膜炎类型，可造成多器官的损害。然而，VKH综合征的发病机制目前尚不明确，缺乏明确的治疗靶点和特异性治疗药物。该研究通过对VKH综合征患者的外周血单核细胞进行单细胞转录组测序，发现了促炎症单核细胞群和HLA单核细胞群两种未报道过的亚群，并确证促炎症单核细胞群具有重要的致病作用。进一步研究发现ISG15是VKH综合征具有诊断价值的特征性分子标志物，可以更精准地预测治疗后体内的免疫炎症程度。该研究填补了此类疾病无特异性诊断标志物的空白，为葡萄膜炎的治疗找到新的方向。
六、植物方向
1.水稻幼苗叶和根的单细胞转录组图谱
文章名称：Single-cell transcriptome atlas of the leaf and root of rice seedlings
发表期刊：Journal of Genetics and Genomics
影响因子：4.788
发表时间：2021年6月
发表单位：中科院遗传所等
了解单细胞转录组的异质性将为植物发育和抗逆研究提供独特的见解。目前单细胞测序技术已成功应用于拟南芥中，但其在水稻中的适用性还有待探索。本研究通过对粳稻品种（Nipponbare）两周幼苗的叶、主根和冠根的顶端组织进行单细胞转录组测序，发现表皮细胞和内皮细胞在根和叶中具有较大差异，水稻在应对非生物胁迫时具有细胞类型特异性的转录响应，同种细胞类型在响应不同胁迫时倾向于大致相似的转录调控机制。该研究为水稻全苗开展单细胞分辨率的组学研究奠定了基础，并为探究植物生命活动的调控机制提供新视角。
参考文献：
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