當(dāng)然科學(xué)家們還在眾多人類疾病研究領(lǐng)域中都應(yīng)用了單細(xì)胞分析技術(shù)，本文中，小編就對近年來相關(guān)研究進(jìn)行了整理，分享給各位，與各位一起學(xué)習(xí)！
【1】Science：新型單細(xì)胞擴(kuò)增技術(shù)有助避免遺傳病
中美研究人員在新一期美國《科學(xué)》雜志上報告說，他們研制出一種新型單細(xì)胞全基因組擴(kuò)增技術(shù)，在此基礎(chǔ)上不僅有望避免許多遺傳性疾病遺傳給后代，從基因組角度更深入地認(rèn)識癌癥也將成為可能。
單細(xì)胞研究是當(dāng)前生命科學(xué)研究的重要方向之一。許多關(guān)鍵的生命活動都和細(xì)胞間個體差異密切相關(guān)；許多重要的生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)問題所能依賴的樣品往往也是極少數(shù)細(xì)胞。但在相關(guān)研究中，由于單個細(xì)胞中的ＤＮＡ（脫氧核糖核酸）的含量極少，先需要通過全基因組擴(kuò)增技術(shù)將ＤＮＡ進(jìn)行擴(kuò)增，從而便于單細(xì)胞測序。
最新單細(xì)胞擴(kuò)增技術(shù)名為ＬＩＡＮＴＩ，由美國科學(xué)院院士謝曉亮教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊經(jīng)４年努力研發(fā)而成。謝曉亮同時在哈佛大學(xué)和北京大學(xué)任職。他告訴新華社記者，跟以前技術(shù)相比，新技術(shù)“在所有指標(biāo)上都有大幅度提高，讓單細(xì)胞擴(kuò)增與測序更加精準(zhǔn)”。
【2】Science：單細(xì)胞RNA測序揭秘兩種腦癌的組成
doi：10.1126/science.aai8478
關(guān)于兩種腦癌的仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)這兩種腦癌竟來自同一種神經(jīng)前體細(xì)胞，可以通過基因突變模式和微環(huán)境組成進(jìn)行區(qū)分。這項(xiàng)由麻省總醫(yī)院（MGH）和博德研究所的研究人員完成的最新研究于近日發(fā)表在Science上。
“我們的研究重新定義了兩種攜帶IDH基因突變的相近的膠質(zhì)瘤——星形細(xì)胞瘤和少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤。”研究共同通訊作者、MGH病理學(xué)系和癌癥研究中心教授Mario Suvà博士說道，“盡管我們知道這兩種腫瘤基因存在差別，但是我們并不知道它們是否具有相同的細(xì)胞來源或者它們基因表達(dá)的不同是由于遺傳、細(xì)胞來源還是腫瘤微環(huán)境？”
幾項(xiàng)最近的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)腫瘤生長的基因突變，并根據(jù)包含腫瘤細(xì)胞和微環(huán)境中正常細(xì)胞的組織樣品基因表達(dá)分析給腫瘤分類。但是由于這些分析都是根據(jù)大塊腫瘤組織進(jìn)行的，因此可能掩蓋了許多重要的信息。
【3】Science：重大突破！利單細(xì)胞測序揭示免疫細(xì)胞衰老之謎
doi：10.1126/science.aah4115
在一項(xiàng)新的研究中，來自歐洲生物信息研究所（EMBL-EBI）、英國劍橋大學(xué)、韋爾科姆基金會桑格研究所和英國癌癥研究所（CRUK-CI）的研究人員針對免疫系統(tǒng)為何隨著年齡的增加而減弱存在的長期爭論提出新的認(rèn)識。他們的發(fā)現(xiàn)表明相比于年輕組織中的免疫細(xì)胞，衰老組織中的免疫細(xì)胞缺乏協(xié)作，并且表現(xiàn)出更多的基因表達(dá)變化。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年3月31日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Aging increases cell-to-cell transcriptional variability upon immune stimulation”。
解決爭論
我們所有人經(jīng)歷與衰老相伴隨的功能逐漸下降，但是是什么精確地導(dǎo)致這種下降？它為何在體內(nèi)不同部分以不同的速率發(fā)生？為了尋找答案，科學(xué)家們需要在分子水平上揭示每個組織中的所有衰老機(jī)制。當(dāng)前的這項(xiàng)研究著重關(guān)注免疫組織，特別是CD4+ T細(xì)胞。
免疫系統(tǒng)就好比是交響樂團(tuán)，具有不同的細(xì)胞類型和細(xì)胞亞型，它們一起協(xié)作抵抗感染。但是隨著免疫系統(tǒng)衰老，因迄今為止還不清楚的原因，它對感染作出的免疫反應(yīng)減弱了?？茖W(xué)家之間的一個長期的爭論圍繞著兩個關(guān)鍵性的假設(shè)：這種功能性的減弱是細(xì)胞性能減少導(dǎo)致的；這種功能性的減弱歸因于細(xì)胞間缺乏協(xié)作。
【4】重磅！Nat Methods單細(xì)胞基因組突變檢測取得突破性進(jìn)展
DOI： 10.1038/nmeth.4227
近日來自愛因斯坦醫(yī)學(xué)院的研究人員宣布開發(fā)并驗(yàn)證了一種能夠準(zhǔn)確鑒定單細(xì)胞基因組基因突變的新方法，相關(guān)研究發(fā)表在Nature Methods上，文章通訊作者為Jan Vijg博士，他是愛因斯坦醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系主任和分子遺傳學(xué)Lola and Saul Kramer主席。
在研究人員能夠分析單細(xì)胞基因組之前，他們首先需要獲得足夠的DNA，這個過程叫做全基因組擴(kuò)增（WGA），但是WGA通常會產(chǎn)生核算序列錯誤，造成突變的假陽性。在他們的這篇新文章中，Vijg博士及其同事描述了一種能夠準(zhǔn)確鑒定突變（單核苷酸變異分析）是否存在于單細(xì)胞基因組的方法。
研究人員開發(fā)的新方法將他們開發(fā)的兩種技術(shù)結(jié)合在了一起：叫做單細(xì)胞多重置換擴(kuò)增（SCMDA）和單細(xì)胞變異“訪客”技術(shù)——可以修復(fù)基因擴(kuò)增過程中發(fā)生的核苷酸序列錯誤的技術(shù)。通過比較發(fā)現(xiàn)這種方法比目前市場上用于基因組分析的技術(shù)效果更好。
【5】Nat Genet：單細(xì)胞分析解開結(jié)直腸癌細(xì)胞的神秘面紗！
doi：10.1038/ng.3818
結(jié)合單細(xì)胞基因組學(xué)和計算機(jī)技術(shù)，一個研究團(tuán)隊（包括來自杰克遜實(shí)驗(yàn)室（JAX）單細(xì)胞生物學(xué)主任Paul Robson博士在內(nèi)）鑒定出了11種結(jié)直腸癌腫瘤的癌細(xì)胞組成及鄰近的非癌細(xì)胞，這對于更好的腫瘤靶向診斷和治療很重要。
“使用單細(xì)胞測序。”JAX科學(xué)家、這篇發(fā)表在Nature Genetics上的文章共同第一作者Elise Courtois說道，“我們可以根據(jù)腫瘤中的細(xì)胞組成將結(jié)直腸癌進(jìn)一步分類。因?yàn)槊糠N亞型的腫瘤病人生存率存在差別，我們的方法將為腫瘤醫(yī)生提供更多的關(guān)于腫瘤預(yù)后和治療的信息。”
腫瘤基因組測序的進(jìn)步促進(jìn)了腫瘤亞型的分類，引導(dǎo)了更精確的癌癥治療，提高了病人生存率。然而腫瘤通常由一系列腫瘤細(xì)胞和肺腫瘤細(xì)胞組成，這些細(xì)胞都促進(jìn)了腫瘤的生物學(xué)發(fā)展。
迄今為止，腫瘤基因表達(dá)都是通過大轉(zhuǎn)錄組方法進(jìn)行表征，提供的信息代表了許多種類細(xì)胞的表達(dá)狀況。通過使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)，研究人員現(xiàn)在可以將腫瘤組織分成不同的成分進(jìn)行分析，因此能夠更深入地了解背后復(fù)雜的生物學(xué)機(jī)制。
愛因斯坦研究人員已經(jīng)開發(fā)并驗(yàn)證了一種準(zhǔn)確識別單細(xì)胞基因組中突變的方法。這種新方法可以幫助預(yù)測癌癥是否將在看似健康的組織中發(fā)展，在今天的自然方法的在線版本中發(fā)表的論文中被描述。相應(yīng)的作者是Lola和Saul Kramer分子遺傳學(xué)主席Jan Vijg博士。
在科學(xué)家可以分析單個細(xì)胞的基因組之前，他們必須首先獲得足夠量的DNA，一個稱為全基因組擴(kuò)增（WGA）的過程。但是WGA通常在核苷酸序列中產(chǎn)生錯誤，這可能錯誤地指示突變的存在。在他們的自然方法論文中，Vijg博士和同事描述了一種用于在單細(xì)胞的基因組中精確鑒定突變（技術(shù)上稱為單核苷酸變體）的存在的新方法。
愛因斯坦研究人員的新方法結(jié)合了他們開發(fā)的兩種技術(shù)：改進(jìn)的WGA方法，稱為單細(xì)胞多位移擴(kuò)增（SCMDA）和單細(xì)胞變體"調(diào)用者"，其校正可能由基因擴(kuò)增引起的核苷酸序列錯誤。頭對頭的比較表明，愛因斯坦方法優(yōu)于現(xiàn)在銷售的基因組分析的幾種方法。
【7】單細(xì)胞分析支持癌癥干細(xì)胞在腦腫瘤生長中的作用
在單細(xì)胞水平上分析腦腫瘤基因組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，癌癥干細(xì)胞促進(jìn)了少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤的生長，少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種生長緩慢但不可治愈的腦癌。他們的文章提前在“自然界”雜志上在線出版。由麻省總醫(yī)院（MGH）和麻省理工學(xué)院及哈佛大學(xué)研究所的調(diào)查員領(lǐng)導(dǎo)的小組，首次識別癌癥干細(xì)胞及其在人類腦腫瘤樣本中的分化后代。
MarioSuvà博士說：“我們的工作強(qiáng)烈支持癌癥干細(xì)胞是這些腫瘤生長的主要來源，因此，應(yīng)該被認(rèn)為是治療的希望”。
研究表明，癌癥干細(xì)胞表現(xiàn)出干細(xì)胞特征并且可以分化為其他類型的癌細(xì)胞，在幾種類型的腫瘤的進(jìn)展和治療抗性中起作用。最顯著的是，血液系統(tǒng)腫瘤類似于白血病。幾個研究，支持癌癥干細(xì)胞在成膠質(zhì)細(xì)胞瘤的侵襲性腦腫瘤中的作用，但是那些研究，涉及誘導(dǎo)人腫瘤在小鼠中生長，因此它們與人類的癌癥的相關(guān)性已被質(zhì)疑。
【8】Nature：重磅！單細(xì)胞分析闡明癌癥干細(xì)胞在腦癌中的關(guān)鍵角色
doi：10.1038/nature20123
近日，來自麻省總醫(yī)院、博德研究所及哈佛大學(xué)的研究人員通過聯(lián)合研究，在單細(xì)胞水平上對腦瘤基因組進(jìn)行了分析，他們發(fā)現(xiàn)，癌癥干細(xì)胞或許能夠誘發(fā)少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生，少突神經(jīng)膠質(zhì)瘤是一種緩慢發(fā)展但卻非常難以治愈的腦癌，相關(guān)研究刊登于Nature雜志上，同時研究者還首次在人類腦瘤樣本中鑒別出了癌癥干細(xì)胞及其分化的后代細(xì)胞。
研究者M(jìn)ario Suva博士指出，我們的研究工作再次證實(shí)了癌癥干細(xì)胞是腦瘤發(fā)生發(fā)展的主要來源，同時這些癌癥干細(xì)胞或許還能夠作為潛在的靶點(diǎn)來助力未來新型療法的開發(fā)。如今研究者們越來越清楚癌癥干細(xì)胞在多種類型腫瘤的進(jìn)展及療法耐受性中所扮演的重要角色，比如很多血液系統(tǒng)腫瘤（白血病等）；同時還有研究闡明了癌癥干細(xì)胞在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的角色，但這些研究都是誘導(dǎo)人類腫瘤在小鼠機(jī)體中生長，而且研究者還質(zhì)疑這種狀況同人類機(jī)體癌癥的相關(guān)性到底怎么樣。
【9】Nat Biotechnol：科學(xué)家們成功繪制出單細(xì)胞中短鏈RNA分子的圖譜
doi：10.1038/nbt.3701
近日，刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的一項(xiàng)研究報告中，來自瑞典卡羅琳學(xué)院的研究人員通過研究成功在單個胚胎干細(xì)胞中測定了短鏈非編碼RNA序列的絕對數(shù)量。當(dāng)基因中的信息被使用時，比如當(dāng)其編碼蛋白質(zhì)時，首先DNA會轉(zhuǎn)錄成為信使RNA來作為蛋白質(zhì)制造的范本，我們的機(jī)體細(xì)胞中包含有大量的短鏈非編碼RNA序列，這些序列并不能制造蛋白質(zhì)，而且研究者也并不清楚這些RNA序列的功能，我們最熟知的就是miRNAs了，其能夠同信使RNA相互作用，并且調(diào)節(jié)基因和細(xì)胞的功能。
這項(xiàng)研究中，研究者對單個細(xì)胞中的短鏈RNA序列圖譜進(jìn)行了繪制，此前對短鏈RNA分子的研究基于同時對許多細(xì)胞進(jìn)行分析，而這往往很難研究短鏈RNA分子的具體功能。研究者Rickard Sandberg教授說道，我們對短鏈RNA分子僅僅局限于一般的認(rèn)識，而且我們還繪制了關(guān)于短鏈RNA分子一般機(jī)制的圖譜，但這并不能夠闡明這些分子在不同類型細(xì)胞或疾病中所扮演的角色。
【10】Cell：單細(xì)胞分析重大突破！利用世界上最小的納米注射器提取單個活細(xì)胞的內(nèi)含物
doi：10.1016/j.cell.2016.06.025
生物學(xué)家對單個細(xì)胞的行為而不是對整個細(xì)胞群體的行為越來越感興趣。在一項(xiàng)新的研究中，來自瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）的研究人員開發(fā)出一種新方法可能引發(fā)單細(xì)胞分析變革。這一技術(shù)利用世界上最小的注射器來對單個細(xì)胞的內(nèi)含物進(jìn)行取樣以便進(jìn)行分子分析。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月14日那期Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses”。
ETH研究人員開發(fā)出一種使用納米注射器（nanosyringe）的方法，其中這種納米注射器的微針能夠刺入單個活細(xì)胞內(nèi)，提取它們的內(nèi)含物。比如，該技術(shù)可用于體外培養(yǎng)的細(xì)胞中，以便研究這些細(xì)胞的內(nèi)含物。這使得科學(xué)家能夠在分子水平上鑒定出單個細(xì)胞之間的差異，以及鑒定和分析稀有的細(xì)胞類型。論文共同通信作者、ETH生物學(xué)系教授Julia Vorholt說，“我們的方法為生物學(xué)研究開辟新的領(lǐng)域?？梢赃@么說，它是一個全新篇章的開始。”
這種新方法具有許多優(yōu)點(diǎn)：科學(xué)家們能夠直接對培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的組織的單個細(xì)胞進(jìn)行采樣。論文第一作者兼論文共同通信作者、Vorholt教授研究團(tuán)隊博士后研究員Orane Guillaume-Gentil說，“這意味著我們能夠研究一種細(xì)胞如何影響周圍的細(xì)胞。”利用常規(guī)方法開展這類研究是不可能的，這些因?yàn)槌Ｒ?guī)的分子分析一般需要首先分離出細(xì)胞，然后將它們破壞。
【11】Science最新研究：大規(guī)模單細(xì)胞測序構(gòu)建首個人腦神經(jīng)元表達(dá)圖譜
DOI：10.1126/science.aaf1204
在一項(xiàng)新的項(xiàng)研究中，來自美國加州大學(xué)圣地亞哥分校（UCSD）的研究人員開發(fā)了首個方法用于人類大腦神經(jīng)性元不同亞型的鑒定，奠定了"繪制"人腦神經(jīng)元細(xì)胞基因活性方法的基礎(chǔ)；同時，可以幫助我們更好的理解人腦正常功能及疾病異常，包括阿爾茨海默氏癥、帕金森癥、精神分裂癥和抑郁癥等。通過分離和對單個人類大腦神經(jīng)元細(xì)胞核進(jìn)行單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測序，研究人員在人腦的六個高級功能區(qū)確定了16種神經(jīng)元亞型。
這項(xiàng)新的研究成果反應(yīng)了一個逐漸被普遍理解的事實(shí)，即個體大腦細(xì)胞是獨(dú)一無二的--這些細(xì)胞表達(dá)不同的基因，承擔(dān)不同的功能。為了更好地理解這種多樣性，研究人員對分布在腦皮質(zhì)中6個不同的Brodmann區(qū)域，并且承擔(dān)不同功能的3200多個神經(jīng)元細(xì)胞進(jìn)行了分析。
