盘点 | 二月单细胞测序高分文章分享
题目：CD5 expression by dendritic cells directs T cell immunity and sustains immunotherapy responses
研究领域：肿瘤与免疫
研究方向：CD5是一种在常规T细胞和一些B细胞表面表达的跨膜糖蛋白，最近被确认为小鼠和人类树突状细胞亚群的标志物。CD5在发育过程中起到微调T细胞受体信号传导及其在外周的效应器功能的作用。作者研究了树突状细胞介导的效应T细胞启动的机制，重点是这些相互作用细胞表达的CD5的作用。作者分析了人皮肤引流淋巴结的骨髓室，发现与未受累组织中的相同群体相比，受人黑色素瘤影响的淋巴结中DC2隔室内CD5 DC群体的频率降低。因此，CD5 表达以及 CD5 DC 基因标记与包括黑色素瘤在内的多种癌症患者的更高生存率和无复发生存率相关。研究结果还发现：1）CD5在树突状细胞上的表达与人类效应辅助CD4和细胞毒性T细胞启动的程度直接相关；2）T细胞中CD5表达的缺失对CD5 DC介导的T细胞启动，抗肿瘤免疫和对ICB的反应产生负面影响3）IL-6确定为CD5 DC分化和存活的重要因素。
应用技术：scRNA
期刊：SCIENCE
影响因子：63.714
作者：Mingyu He.et.al.
发布时间：17-Feb-23
DOI：science.org/doi/10.1126/science.abg2752
题目：Graded mesoderm assembly governs cell fate and morphogenesis of the early mammalian heart
研究领域：发育与分化
研究方向：利用四维全胚胎光片成像和改进的和可访问的计算工具，作者在单细胞分辨率下纵向重建早期小鼠心脏发育。
应用技术：Bioinfo
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Martin H. Dominguez.et.al.
发布时间：2-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.001
题目：Dissecting cell identity via network inference and in silico gene perturbation
研究领域：发育与分化
研究方向：单细胞技术向扰动组学的扩展使得表征细胞身份的方法得以发展。例如，单细胞RNA测序(scRNA-seq)结合混合CRISPR筛选为分析细胞身份的遗传调控提供了很大的希望，但是在许多生物环境中不容易使用。在这里，作者使用从单细胞多组学数据推断的基因调控网络来进行计算机转录因子扰动，仅使用未受扰动的野生型数据来模拟细胞身份的后续变化。作者将这种基于机器学习的方法CellOracle应用于成熟的范例——小鼠和人类造血以及斑马鱼胚胎发生——作者正确地模拟了转录因子扰动导致的表型变化。通过在发育中的斑马鱼中系统的硅转录因子扰动，并且验证了一种以前未报道的表型，该表型是由已建立的脊索调节因子noto缺失导致的。此外，作者确定了一个轴向中胚层调节因子，lhx1a。总之，这些结果表明CellOracle可用于分析转录因子对细胞身份的调节，并可提供对发育和分化的机械见解。
应用技术：机器学习方法开发
期刊：Nature
影响因子：69.504
作者：Kamimoto, K., Stringa, B., Hoffmann, C.M. et al.
发布时间：8-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05688-9
题目：Single-cell spatial landscapes of the lung tumour immune microenvironment
研究领域：肿瘤与免疫
研究方向：单细胞技术以无与伦比的分辨率揭示了肿瘤免疫微环境的复杂性。大多数临床策略依赖于肿瘤亚型的组织病理学分层，然而对这些分层亚群中单细胞表型的空间背景知之甚少。在这里，作者应用成像质谱细胞术来表征跨越五种组织学模式的416名肺腺癌患者的样本的肿瘤和免疫景观。作者解析了超过160万个细胞，实现了免疫谱系和活化状态的空间分析，具有不同的临床相关性，包括存活率。使用深度学习，作者可以高精度地预测那些使用单个1-mm手术后将进展的患者2肿瘤核心，这可能是外科切除后的临床管理的信息。作者的数据集代表了非小细胞肺癌研究社区的宝贵资源，并举例说明了单细胞分析中空间分辨率的效用。这项研究还强调了人工智能如何提高作者对癌症进展背后的微环境特征的理解，并可能影响未来的临床实践。
应用技术：Bioinfo
期刊：Nature
影响因子：69.504
作者：Sorin, M., Rezanejad, M., Karimi, E.et al.
发布时间：1-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05672-3
题目：Single-cell spatial immune landscapes of primary and metastatic brain tumours
研究领域：肿瘤与免疫
研究方向：单细胞技术已经能够以前所未有的深度表征肿瘤微环境，并揭示了肿瘤细胞及其小生境之间的巨大细胞多样性。抗肿瘤免疫依赖于肿瘤微环境中的细胞间关系，然而，许多单细胞研究缺乏空间背景，依赖于分离的组织。在这里，作者应用成像质谱细胞术来表征来自患者的139个高级别神经胶质瘤和46个脑转移瘤的免疫景观。对389个高维组织病理学图像中超过110万个细胞的单细胞分析实现了免疫谱系和激活状态的空间分辨率，揭示了原发性肿瘤和不同实体癌脑转移之间的免疫景观差异。这些分析揭示了与胶质母细胞瘤患者存活相关的细胞邻域，作者利用这些细胞邻域来确定与长期存活相关的髓过氧化物酶(MPO)阳性巨噬细胞的独特群体。作者的发现提供了对原发性和转移性脑肿瘤生物学的见解，增强了将空间分辨率整合到单细胞数据集以解剖癌症微环境的价值。
应用技术：Bioinfo
期刊：Nature
影响因子：69.504
作者：Karimi, E., Yu, M.W., Maritan, S.M. et al.
发布时间：1-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-022-05680-3
题目：Bacterial droplet-based single-cell RNA-seq reveals antibiotic-associated heterogeneous cellular states
研究领域：微生物单细胞测序
研究方向：本文介绍了BacDrop，一种高度可扩展的细菌单细胞技术RNA测序这已经克服了许多阻碍细菌中scRNA-seq开发的挑战。BacDrop可应用于来自革兰氏阴性和革兰氏阳性物种的数千至数百万个细胞。它的特点是通用核糖体RNA去除和组合条形码，使多路复用和大规模平行测序成为可能。本文应用BacDrop来研究肺炎克雷伯氏菌并阐明它们对抗生素应激的异质性反应。在一个被认为是同质的未受干扰的人群中，研究发现人群内的异质性很大程度上是由可移动遗传元素促进了进化耐药性。在抗生素干扰下，BacDrop揭示了与包括抗生素持久性在内的不同表型结果相关的转录差异亚群。因此，BacDrop可以捕获大量RNA-seq无法检测到的细胞状态，这将为细菌对扰动的反应和更大的细菌群落(如微生物组）检测带来便利。
应用技术：BacDrop细菌单细胞测序
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Peijun Ma.et.al.
发布时间：16-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.002
题目：Cell lineage-specific mitochondrial resilience during mammalian organogenesis
研究领域：发育与衰老
研究方向：不同器官的线粒体活性明显不同，但不知道这是如何和何时发生的。在这里，作者表明涉及必需线粒体基因的细胞谱系特异性表达谱出现在小鼠发育的早期阶段，包括器官形成前存在的组织特异性亚型。然而，核转录信号并不独立于细胞器的功能。用两种不同的mtDNA突变从基因上破坏线粒体内的蛋白质合成诱导了细胞谱系特异性的代偿反应，包括以前没有涉及到细胞器维持的分子途径。作者发现基因的表达下调加剧了外源性线粒体毒素的影响，表明胚胎发育过程中对线粒体功能障碍的转录适应。补偿途径是组织和突变特异性的，并受促进细胞器弹性的转录因子的控制。这些可能有助于表征人类线粒体疾病的组织特异性，并且是器官定向治疗的潜在靶点。
应用技术：Bulk RNA+scRNA+蛋白组
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Stephen P. Burr.et.al.
发布时间：23-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.034
题目：Human hematopoietic stem cell vulnerability to ferroptosis
研究领域：免疫与疾病
研究方向：造血干细胞具有许多独特的生理适应性，能够终身维持血细胞的产生，包括高度调节的蛋白质合成速率。然而，这种适应所产生的确切脆弱性还没有得到充分的描述。受组蛋白去泛素酶MYSM1缺失导致的骨髓衰竭障碍的启发，以选择性地处于不利的造血干细胞为特征，作者展示了HSC中蛋白质合成减少是如何导致铁下垂增加的。HSC的维持可以通过阻断铁下垂而完全恢复，尽管蛋白质合成速率没有改变。重要的是，这种对睑下垂症的选择性易感性不仅是MYSM1缺陷导致HSC丢失的基础，而且也表征了人类HSC更广泛的易感性。通过MYSM1过表达增加蛋白质合成速率使造血干细胞不那么容易发生铁下垂，更广泛地说明了体细胞干细胞群中由于生理适应而产生的选择性脆弱性。
应用技术：scRNA+脂质组学+CRISPR
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Jiawei Zhao.et.al.
发布时间：16-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.020
题目：Human IRF1 governs macrophagic IFN-γ immunity to mycobacteria
研究领域：免疫与疾病
研究方向：人类IFN-γ依赖性巨噬细胞免疫的先天缺陷是分枝杆菌疾病的基础，而IFN-α/β依赖性巨噬细胞免疫的先天缺陷固有免疫是病毒性疾病的基础。两种类型的干扰素都诱导转录因子IRF1。作者描述了遗传性完全IRF1缺乏和由弱毒力引起的早发、多发性、危及生命的疾病的无关儿童分枝杆菌和相关的巨噬细胞内病原体。这些儿童没有严重的病毒性疾病史，尽管暴露于许多病毒，包括新型冠状病毒病毒，这对IFN-α/β免疫受损的个体是致命的。在体外刺激的白细胞或成纤维细胞中，IRF1依赖的对IFN-γ的反应在数量和质量上都比对IFN-α/β的反应强得多。此外，当IFN-g刺激时，irf1缺陷的单核吞噬细胞不能正常地控制分枝杆菌和相关病原体。相比之下，对包括-α/β在内的IFN-α-β依赖的内在免疫在IRF1缺陷的成纤维细胞中几乎是正常的。相比之下，在IRF1缺陷型成纤维细胞中，对包括新型冠状病毒在内的9种病毒的IFN-α/β依赖性内在免疫几乎是正常的。人IRF1对于IFN-γ依赖性巨噬细胞免疫分枝杆菌是必需的，但对于IFN-α/β依赖性巨噬细胞的抗病毒免疫是冗余的。
应用技术：Multiomics
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Jérémie Rosain.et.al.
发布时间：2-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.12.038
题目：A population of stem cells with strong regenerative potential discovered in deer antlers
研究领域：发育与衰老
研究方向：作者建立了鹿角再生全周期的时间-空间细胞图谱，系统描述了鹿角再生和快速生长的细胞分子机制；鉴定出一类哺乳动物特有的干细胞群，发现该细胞群展现出了极强的自我更新及骨骼修复的能力。该研究为理解哺乳动物再生提供了全新的认知，同时为再生医学提供了新的研究方向。
应用技术：Bulk RNA+scRNA
期刊：SCIENCE
影响因子：63.714
作者：Tao Qin.et.al.
发布时间：24-Feb-23
DOI：science.org/doi/10.1126/science.add0488
题目：The choroid plexus links innate immunity to CSF dysregulation in hydrocephalus
研究领域：神经与免疫
研究方向：脉络丛(ChP)是血-脑脊液(CSF)屏障和CSF的主要来源。由脑部感染或出血引起的获得性脑积水，由于不明确的病理生物学而缺乏药物治疗。作者对感染后脑积水(PIH)和出血后脑积水(PHH)模型的综合多组研究显示，脂多糖和血液分解产物在ChP-CSF界面引发高度相似的TLR4依赖性免疫反应。从外周来源和边界相关的ChP巨噬细胞引发的CSF“细胞因子风暴”通过TNF-受体相关激酶SPAK的磷酸化活化导致ChP上皮细胞CSF产量增加，TNF-受体相关激酶作为多离子转运蛋白复合物的调节支架。遗传或药理免疫调节通过拮抗SPAK依赖性脑脊液高分泌来预防PIH和PHH。这些结果揭示了ChP是一个动态的、细胞异质性的组织，具有高度调节的免疫-分泌能力，扩展了作者对ChP免疫-上皮细胞串扰的理解，并将PIH和PHH重新定义为易受小分子药物治疗影响的相关神经免疫疾病。
应用技术：snRNA+BulkRNA+scRNA
期刊：Cell
影响因子：66.85
作者：Stephen P. Burr.et.al.
发布时间：16-Feb-23
DOI：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.01.017
