芯周刊·第6期 | 北京大学汤富酬团队首次在单细胞水平上从头组装
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空间蛋白组再度来袭，LCM结合蛋白组技术，你值得拥有!
皮肤是人体最大的屏障器官，由复层鳞状上皮、真皮以及各种基质细胞和细胞外基质构成，其中位于真皮和表皮之间的基底膜是决定表皮干细胞命运的独特生态位，能够在皮肤损伤时建立表皮细胞极性并保持皮肤组织的层次结构和功能，然而这个干细胞微环境在这个过程中的作用尚不清楚。
来自协和医院的冷泠团队、李军团队通过对6个皮肤层进行空间蛋白组检测解析了每一层皮肤的功能特征。研究者对二期梅毒患者的皮肤进行研究，发现毒螺旋体易定位于皮肤基底膜处影响细胞基质连接和干细胞功能，导致皮肤溃疡等问题，进一步空间蛋白组发现干细胞的细胞周期和形态、汗腺和毛囊及关键的Wnt发育通路等都受到严重影响，最重要的是梅毒皮肤基底膜的多种蛋白组分缺失。TGFBI是一种微环境基质糖蛋白，随着皮肤衰老表达减少，梅毒基底膜刚好缺失TGFBI，结合课题组前期的研究，通过干细胞、类器官、小鼠模型实验证实该蛋白可以通过Wnt通路促进二期梅毒皮损过程中表皮干细胞生长和功能恢复。
本研究利用空间蛋白组技术发现表皮干细胞微环境的分子组成及二期梅毒皮肤损伤机理，并揭示TGFBI在二期梅毒皮损修复的机制，为临床各种因素引起的皮损治疗提供新的思路，也强调了空间蛋白质组学在干细胞与再生领域中的重要作用。
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国人单细胞研究之光 | 北京大学汤富酬团队首次在单细胞水平上从头组装人类基因组
单细胞基因组测序是揭示细胞间遗传异质性的有力工具，尤其适用于癌症研究，但是单细胞获得的少量基因组使得单细胞全基因组测序困难重重，并且有些样本也很难获得足够的基因组DNA用于研究，如CTC、穿刺样本、脑脊液、早期胚胎发育研究。
2022年7月12日北京大学汤富酬团队在Nucleic Acids Research发表最新研究成果，该研究使用单细胞基因组长读长测序技术（SMOOTH-seq）结合PacBio HiFi和Oxford Nanopore Technologies（ONT）平台实现了对K562和HG002细胞的测序，并进行了从头基因组组装。
研究首次在单细胞水平上完成了具有高连续性的人类基因组组装（使用95个单独的K562细胞，NG50约为2Mb），并且组装结果能够识别更完整和准确的插入事件集和复杂的结构变异，开启了单细胞基因组从头组装实践的新篇章。
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浙江大学史鹏、沈啸、谷岩合作揭示免疫细胞小胶质细胞的非免疫功能
小胶质细胞作为中枢神经的免疫细胞，除了发挥免疫功能外，其调控中枢稳态的功能也是近年来的研究热点。高血压患者一般具有交感高张现象，肾交感消融术可以有效缓解高血压症状。然而，中枢交感神经相关神经元的稳态如何被调控是长期以来领域里的难点。
本文首先通过动物实验发现静息态的小胶质细胞的缺失会造成小鼠自主神经功能异常，交感神经张力升高。然后对下丘脑室旁核中投射到脑干头端腹侧延髓的前交感神经元（简称PVN-RVLM）进行电生理分析，发现去除了静息态的小胶质细胞导致PVN-RVLM神经元的电活性增加和交感输出增多，进一步的PVN-RVLM神经元单细胞测序结果表明小胶质细胞的缺失导致介导Ia电流的钾离子通道编码亚基的Kcnd3表达减少，功能试验则解析了小胶质细胞是通过PDGFB蛋白的旁分泌调控神经元中Kcnd3的表达的机制，这一结论也在高血压小鼠模型中得到证实，并且明确了抗肿瘤药物中酪氨酸激酶抑制剂引起高血压副作用的机制。
该研究首次报道小胶质细胞直接参与神经元膜电位稳态的直接证据，大大丰富了对神经元-小胶质细胞之间cross-talk途径的认识，并且解释了其引起心血管疾病的机制普遍性，有望作为改善或者缓解心血管危险因素诱发的认知功能损伤的重要解决方案。
04
scATAC解密胸腺上皮外周组织抗原表达机制诱导自身反应性T细胞清除
胸腺上皮细胞在未成熟T细胞进行MHC的阳性选择及自身抗原反应的阴性选择过程中起到重要作用，与自身反应性T细胞清除和调节性T细胞分化密切相关，进而减少自身免疫病的发生，转录因子Aire是驱动髓质胸腺上皮细胞外周组织抗原表达的重要转录因子，是许多自身免疫病的原因，但该机制仍然有诸多问题不清楚。
本文研究团队利用scATAC对Aire敲除鼠纯化的MHCII高表达的髓质胸腺上皮细胞进行分析，获得13个亚群，从表观层面证实了Aire可以在其靶基因结合区域促进染色质可及性，这些Aire表达的细胞中存在多种谱系相关转录因子，与对应外周细胞类型的染色质可及性相关，将这些细胞称之为拟细胞。然后进一步研究拟细胞在T细胞阴性选择和阳性选择中的作用，通过标记纤毛和肌肉髓质胸腺上皮细胞，发现它们与皱褶髓质胸腺上皮细胞特性类似，在这些细胞中表达抗原均可以有效诱导T细胞耐受。
本文详细研究单个髓质上皮细胞的外周组织抗原表达机制，发现一类上皮细胞亚群可以通过谱系相关细胞转录因子来表达外周组织抗原，从而诱导抗原特异性T细胞耐受。
05
单细胞多组学助力发现肾透明细胞癌新的潜在治疗靶点
肾透明细胞癌的靶向治疗和免疫治疗在临床上治疗效果有限，深入理解ccRCC的微环境中的细胞组成和基因组调控特征对于我们理解肿瘤致病机理和开发新的治疗策略具有重要意义，单细胞多维度是一个很好的高分辨率研究方法。
该研究对ccRCC患者的肿瘤组织进行了配对的scRNA-seq和scATAC-seq测序，绘制ccRCC单细胞多组学图谱，同时结合CNV和标志基因CA9定义了肿瘤细胞群，结合TCGA数据进行生存分析发现4个肿瘤细胞群特异的转录因子与病人更差的预后显著相关，这些转录因子的靶基因主要富集在低氧和细胞增殖信号通路，在单细胞转录组结果中也得到了验证，然后通过动物敲除实验和药物实验进一步验证了HOXC5、ISL1和VENTX对肿瘤的促进作用。
综上所述，该研究绘制了ccRCC的单细胞转录组和表观基因组图谱，并识别了肿瘤细胞特异的基因转录和表观调控程序，为设计更有效的治疗策略提供了新的线索。
参考文献：
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