解锁生命密码:单细胞转录组与bulk RNA-seq联合之妙

随着高通量测序技术的飞速迭代,生命科学研究早已突破单一组学的局限,迈入“多维度解析生命机制”的新阶段。在冲击高影响力成果的过程中,越来越多科研人发现:单一依赖常规转录组(bulk),虽能捕捉组织整体的表达趋势,却会掩盖关键细胞亚群的异质性信号;仅聚焦单细胞转录组,虽能拆解精细的细胞类型,又难以关联其在组织全局中的功能权重——两者似乎都差了“最后一块拼图”。

而单细胞转录组与 bulk 转录组的联合分析,恰好补上了这一缺口。它既能让bulk的“整体差异”精准落地到具体细胞类型,又能让单细胞的“局部特征”回归组织层面的生物学意义,凭借“性价比高、结论可靠、易出创新性发现”的独特优势,已成为顶刊论文的“常客”,助力无数研究突破机制解析的瓶颈。

单细胞转录组联合bulk RNA分析优势

既然单细胞转录组与bulk转录组联合分优势这么多,那具体的分析思路是什么样的呢?

分析思路1:先通过单细胞技术锁定“目标细胞”,再对该细胞进行bulk转录组深度分析,最终挖掘关键调控因子和通路。

分析思路2:两者互补,双向验证数据结果,聚焦核心因子。

文章案例1(客户合作文章)

文章题目:单细胞转录组测序助力达格列净对慢性心力衰竭的保护机制研究

发表期刊:Cell Reports Medicine

影响因子:11.7

组学技术:单细胞转录组、Bulk转录组

研究思路:

Bulk RNA-seq 先筛选出达格列净作用的核心病理通路(纤维化、炎症),为后续研究锚定关键细胞类型(成纤维细胞、巨噬细胞);

单细胞转录组从细胞群拆解这些通路的具体执行者:明确是成纤维细胞的FB2亚群、巨噬细胞的Mac3亚群在病理中起关键作用,且达格列净通过重塑亚群比例和调控亚群内基因,实现抗炎抗纤维化;

两者联合证明“巨噬细胞抑制→成纤维细胞活化减少→心脏保护”的因果链,最终形成 “宏观通路(Bulk)→微观细胞亚群(单细胞)→功能表型(实验)” 的完整机制。

技术路线:

研究结论:

作者通过单细胞转录组测序、转录组测序技术来评估SGLT2-敲除(KO)小鼠中SGLT2抑制剂对HF的作用机制,可得出以下结论:1)SGLT2基因敲除并不能预防心力衰竭;2)达格列净对MI诱导的HF积极作用不依赖于SGLT2;3)抑制基质重构和炎症反应是达格列净的靶点;4)巨噬细胞抑制是达格列净对心力衰竭作用的主要靶点。

达格列净治疗心力衰竭小鼠后,心脏纤维化程度减轻
达格列净治疗导致与HF相关的细胞亚群发生变化
达格列净主要作用于成纤维细胞和单核细胞/巨噬细胞

文章案例2

文章题目:单细胞转录组学揭示了不同垂体神经内分泌肿瘤谱系中不同的免疫浸润表型和巨噬细胞-肿瘤相互作用轴

发表期刊:Genome medicine

影响因子:10.4

组学技术:单细胞转录组、空间转录组、Bulk转录组

研究思路:

单细胞转录组:先建图谱、找关键细胞亚群;

Bulk RNA-seq:再验证亚群/基因的临床价值与泛癌意义,发现PBK高表达与 PitNETs 患者差预后相关,验证关键基因的临床意义;

两者互补:单细胞转录组解决“PitNETs 有哪些特殊细胞亚群及特征”的问题,Bulk RNA-seq 则验证这些亚群/基因的实际意义(如是否能预测侵袭性、是否与预后相关、是否具有泛癌通用性),形成“微观特征→宏观验证”的完整证据链。

技术路线

研究结论

本研究采用多组学技术,结合大样本数据,揭示了不同PitNET谱系肿瘤异质性,并详细阐述了PitNET的免疫全景图。scRNA-seq和365样本例bulk RNA-seq的分析结果显示,三种谱系PitNETs可分为6个亚型,且不同谱系具有高、中、低三型肿瘤免疫微环境。通过分析免疫细胞中肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的亚群,识别出五个亚群TAM,分别为LYVE1+、ISG15+、GPNMB+、C1Q+、CX3CR1+ TAM。最后,作者通过空间转录组等实验方法验证了CX3CR1+ TAM的配体受体对,并在体内与体外验证CX3CR1+TAM通过INHBA-ACVR1B轴调节SF1谱系肿瘤细胞凋亡,有望作为PitNETs后续治疗的靶点。

基于基因表达谱,PitNETs中的肿瘤细胞谱系分析
PitNET中的免疫细胞群分析
垂体神经内分泌肿瘤不同谱系中免疫浸润表型和巨噬细胞-肿瘤相互作用轴的工作模型
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