NBT-單細(xì)胞多組學(xué)研究成人腦部細(xì)胞

??自2009年湯教授發(fā)表單細(xì)胞RNA定量測(cè)序,至今近10年間單細(xì)胞技術(shù)得到飛速發(fā)展,已發(fā)表多種組學(xué)的單細(xì)胞技術(shù),讓科研人員更具體了解每個(gè)單細(xì)胞的狀態(tài),特別對(duì)于腫瘤的發(fā)生發(fā)展,胚胎發(fā)育,復(fù)雜組織等領(lǐng)域研究更深入。


NBT paper

??這篇文章是2017年底發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊NBT上,論文的通訊作者為加州大學(xué)圣地亞哥分校Jacobs工程學(xué)院生物工程學(xué)系華裔教授張鹍(音譯),主要開發(fā)一些單分子測(cè)序及單細(xì)胞擴(kuò)增微量建庫等新技術(shù),并以此研究干細(xì)胞,人腦等器官。


Kun Zhang,Ph.D

??文章采用兩種改進(jìn)的技術(shù)snDrop-seq,scTHS-seq分別對(duì)腦細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組及表觀組水平進(jìn)行測(cè)序分析,獲得來自人類成人視覺皮層,額葉皮層和小腦的> 60,000個(gè)單細(xì)胞的核轉(zhuǎn)錄組和DNA可及性圖譜。這些數(shù)據(jù)的整合揭示了不同類型細(xì)胞的調(diào)節(jié)元件和轉(zhuǎn)錄因子,為研究大腦中的復(fù)雜過程提供了基礎(chǔ),例如協(xié)調(diào)成人髓鞘再生的遺傳程序。還將疾病相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)變異與特定細(xì)胞群體相關(guān)聯(lián),從而為人腦中的正常和致病細(xì)胞過程提供了見解。這種整合的單細(xì)胞多組學(xué)方法對(duì)研究復(fù)雜器官和組織提供了新的視角。


兩種技術(shù)框架

??snDrop-seq基于液滴微流控技術(shù),利用磁珠,有機(jī)油物在微流管道中結(jié)合單個(gè)細(xì)胞形成一個(gè)一個(gè)液滴,實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞RNA-seq的建庫,實(shí)現(xiàn)高通量測(cè)序。scTHS-seq技術(shù)是利用多重編碼方式(pool-split)方式實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞高通量測(cè)序,目前這兩種方法在單細(xì)胞高通量領(lǐng)域用的較多。
轉(zhuǎn)錄表觀水平聚類

??單細(xì)胞數(shù)據(jù)處理一般經(jīng)過質(zhì)控,比對(duì),統(tǒng)計(jì)定量每個(gè)單細(xì)胞基因表達(dá)水平,定量開放區(qū)水平,即產(chǎn)生高維度稀疏矩陣,經(jīng)過降維聚類算法,對(duì)整體細(xì)胞分群,基于已知的marker基因可以定義每個(gè)類群的細(xì)胞類型。


marker gene

??基因基因表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行聚類分析,然后利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法模型gradient-boosting model(GBM)整合兩個(gè)組學(xué)數(shù)據(jù),模型算法將在后續(xù)簡(jiǎn)書文章中介紹。
基因表達(dá)數(shù)據(jù)和染色質(zhì)開放性整合

??然后論文又對(duì)特定細(xì)胞類型轉(zhuǎn)錄因子(TF)活性研究以解析髓鞘再生過程。
轉(zhuǎn)錄因子研究

??最后文章又搜集以報(bào)道的腦部疾病的GWAS數(shù)據(jù)信息,選擇可信度最強(qiáng)的50個(gè)SNP與開放區(qū)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析,將其定位到特定的細(xì)胞類型中。
結(jié)合GWAS數(shù)據(jù)分析
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