以往的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜分析大多是停留在組織或器官的層面。近日,兩個研究小組利用Drop-seq技術(shù)來繪制整個復雜動物的細胞圖譜,并建立細胞譜系。這兩項研究的對象都是地中海渦蟲(Schmidtea mediterranea),成果發(fā)表在《Science》雜志上。
在第一項研究中,懷特黑德生物醫(yī)學研究所和麻省理工學院的研究人員報告稱,他們基本上能夠確定地中海渦蟲的每種細胞的轉(zhuǎn)錄組。他們測序了50,000多個單細胞,并確定了至少44個不同的細胞群,以及150多個亞群。
“這就像動物的基因組一樣,我們認為這種類似于地圖的細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集可以作為一種資源,不僅可推動真渦蟲的研究,還可以推動其他兩側(cè)對稱動物的研究,”他們寫道。
在第二項研究中,德國Max Delbrück分子醫(yī)學中心的研究人員也繪制了地中海渦蟲的細胞類型圖譜以及譜系樹。他們測序了20,000多個單細胞,鑒定出至少51個細胞群和23個獨立的細胞譜系。
“我們的研究結(jié)果證明了單細胞轉(zhuǎn)錄組分析對繪制和重建發(fā)育和再生生物學基本過程的重要性,”研究人員寫道,并認為這種方法將成為此領域不可缺少的工具。
地中海渦蟲是一種真渦蟲,成年后身體的任何部位都具有再生能力。美國的研究小組寫道:“由于真渦蟲組織的不斷更新,基本上所有細胞譜系的所有階段都存在于成蟲體內(nèi),從多能干細胞到分化的細胞。” 因此,分析整個生物體將提供一幅近乎完整的細胞類型圖像。
德國研究小組表示,他們驗證了最近報道的幾種罕見細胞類型,并發(fā)現(xiàn)了更多細胞,而美國研究小組則認為它在確定真渦蟲的細胞類型轉(zhuǎn)錄組上已基本達到飽和狀態(tài)。
對于細胞類型聚類分析,兩組都使用了一種名為Seurat的計算方法,這種方法利用RNA-seq數(shù)據(jù)來推導單個細胞之間的空間關(guān)系。他們在線發(fā)布了其數(shù)據(jù)和工具。美國研究小組還開發(fā)了一種工具來生成聚類表達數(shù)據(jù),而德國團隊創(chuàng)建了一個訪問單細胞數(shù)據(jù)的交互式網(wǎng)站。
德國研究人員將他們的方法與基于轉(zhuǎn)基因或CRISPR基因擾動的高通量譜系追蹤方法進行了對比,并指出這種方法可以應用在所有物種上,只要能夠分離和測序單細胞。他們補充說,該方法還可以識別新生干細胞及其分化軌跡,并發(fā)現(xiàn)其他物種中與分化有關(guān)的基因 – 這是未來研究的主題。
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