01
单细胞测序-揭示伤害感受神经元驱动杯状细胞粘液分泌机制
研究者发现，缺乏痛觉感受神经的小鼠产生的保护性粘液更少，并且肠道微生物组成也发生了变化，并对其发生机制进行了研究。通过单细胞测序发现，Nav1.8+CGRP+伤害感受神经元与肠道杯状细胞直接相互作用时，会释放保护性粘液。小鼠和人类消化道细胞表达Ramp1（神经肽CGRP的受体）。伤害感受器通过CGRP-Ramp1途径发出信号，从而诱导杯状细胞粘液分泌。给予CGRP能够保护伤害感受器缺失的小鼠免受结肠炎的影响。
这项研究证明了疼痛可能会以更直接的方式保护机体，而不仅是通过检测到潜在伤害并向大脑发送信号的传统方式。总之，这项研究揭示了肠道内疼痛调节神经与肠道上皮细胞交流机制，证明神经系统在肠道屏障维护和炎症保护机制中发挥着关键作用。
02
scRNA-seq和scBCR-seq助力长寿浆细胞亚群的鉴定
长寿浆细胞（LLPC）是在次级淋巴器官或发炎组织中初步分化后进入骨髓中的壁龛的一类高度特化的抗体分泌细胞，LLPC是体液免疫记忆的重要组成部分，也是疫苗诱导的长期保护的基础，因此了解LLPC的差异和其维持特性至关重要，但由于浆细胞数量稀少且缺乏已知的表面分子，对其的了解非常有限。
本文结合scRNA-seq和scBCR-seq技术对小鼠脾脏和骨髓中的浆细胞进行了分析，首先基于单细胞转录组结果揭示了SPPC和BMPC的异质性，这些PC细胞的异质性受到免疫球蛋白同种型、驻留组织和生发中心的记忆影响，然后基于免疫组库数据比较免疫和非免疫小鼠识别免疫诱导的LLPC细胞，遗传脉搏追踪方法进一步鉴定了LLPC，并基于IgA和IgM PC的分布揭示了LLPC的异质性，表明他们拥有不同的分化路径，然后对浆细胞的半衰期研究，发现长寿浆细胞和短效浆细胞的细胞表面标记存在明显差异，不同浆细胞的抗体分子特征受到的诱导条件和分化场所的影响，比如IgG型长寿浆细胞与一部分IgA型长寿浆细胞可被外源抗原免疫或病毒感染诱导，曾经历生发中心内的亲和力成熟过程，而IgM型长寿浆细胞的生成并不依赖于生发中心反应，有意思的是这些浆细胞包含的抗体分子可识别来自自身与肠道菌群的抗原，提示他们具有固有免疫细胞的特征。
这些结果，将来还可能帮助我们改善抗体疫苗，也可能帮我们针对抗体介导的自身免疫病开发出靶向浆细胞的精准治疗方法。
03
空间多组学解析胶质母细胞瘤中肿瘤-宿主的双向依赖性
胶质母细胞瘤是中枢神经系统的恶性肿瘤，具有亚克隆多样性和细胞状态的动态可塑性。这些肿瘤在空间背景下动态重组的来源仍然未知。
在此研究中，研究者通过空间转录组学、代谢组学和蛋白质组学来表征胶质母细胞瘤。他们将胶质母细胞瘤干细胞模型植入人类和啮齿动物新皮质组织模拟各种环境，以证实转录状态源于对不同环境的动态适应。空间转录组显示恶性样本之间异质性较大，每个样本以其独特的基因表达谱为特征。研究者将空间转录组数据与已有的单细胞和组织学数据整合分析重现了五种空间转录模式——两个与胶质相关基因高表达相关的空间不同的转录模式：一个与放射状神经胶质相关基因表达增加相关，称为“Radial Glia”；另一个显示了炎症相关基因和INF-γ通路的功能富集，称为“Reactive Immune”；其余的转录模式显示出与神经胶质谱系一致：Neuronal Development和Spatial OPC；第五个转录模式称为“Reactive Hypoxia”，该模式与缺氧反应和糖酵解基因相关。随后研究者进行代谢组学来探索空间上不同的Reactive Hypoxia模式。进一步分析识别出三个显著的代谢亚组。他们的发现为代谢变化和氧化应激是基因组多样性的潜在相互驱动因素提供了证据，从而导致胶质母细胞瘤的克隆进化。研究者空间蛋白质组学分析发现Reactive Immune和Reactive Hypoxia区域均显示肿瘤相关髓系细胞和T细胞显著富集。
该研究通过证明宿主环境在重塑遗传和转录异质性方面起着重要作用，并提供了对患者间异质性的洞察。该研究提示有针对性的治疗方法是必要的，强调了个性化治疗方法在神经肿瘤学中的重要性。
04
10x Genomics单细胞、空间和原位解决方案助力绘制高分辨率乳腺癌FFPE组织的肿瘤微环境图谱
10x Genomics的单细胞及空间产品在领域中的地位氏毋庸置疑，但目前的Chromium单细胞方案和Visium空间技术方案在解析细胞原位信息方面并不是特别理想，因此急需一种在不破坏组织结构完整的情况下，具有高复合度、高通量、可读取空间信息、具有亚细胞分辨率，同时兼容新鲜组织和石蜡包埋组织的方法。
2022年10月7日10x Genomics在BioRxiv上发表了其新开发的新型原位技术--Xenium原位技术解决方案，该技术原理如下：在Xenium载玻片上制备FF或FFPE组织切片（每块载玻片上的可成像区域为12mm×24mm）。然后对切片进行处理，比如透化或解交联，释放出来的RNA能更好的与可环化的DNA探针进行杂交。杂交探针连接后通过酶促反应进行滚环式扩增，之后将玻片放入Xenium Analyzer仪器中进行多轮荧光探针杂交和成像去除操作，实现目标基因的定位和识别，最后构建出整张组织切片上转录本的空间图谱。研究人员选择乳腺癌作为测试堆型，使用连续切片分别进行了Chromium单细胞、Visium空间转录组和Xenium原位技术检测，Xenium原位技术能够有效的进行细胞边界的界定，并解决了单细胞转录组与Visium中多种细胞类型混合区域联合注释不精准的问题，Xenium原位技术中92%的细胞可以精准地归入某一类细胞类型，证明了其在解析细胞异质性中的挖掘能力，与Visium相比，虽然Xenium原位技术获得的转录本信息有限，但两者表现出的空间位置定位异质性较高，并且其灵敏度和特异性方面优于VIsium技术。并且Xenium原位技术也可以实现同一张切片上蛋白质和RNA的成像。与10x Genomics的单细胞和空间转录组产品形成高度互补。
05
单细胞转录组联合空间代谢组揭示肾脏损伤后修复和发育的代谢动力学
细胞代谢几乎参与了细胞生命活动的每一个环节，不仅参与细胞的每一个功能调控过程，也可以反应细胞瞬时的功能通路状态，最具有代表性的例子当属能量代谢增强与线粒体含量增加的紧密联系，并且在细胞代谢过程中的代谢产物也可以影响细胞分化中表观遗传的改变。在人肾脏发育过程中，肾祖细胞的自我更新和分化之间的平衡对于肾脏发育至关重要，其自我更新主要依赖糖酵解代谢通路，而肾脏缺血性损伤修复过程也表现除肾小管上皮细胞糖酵解代谢通路的激活，两者的相似性提示我们代谢异质性和复杂性研究有助于发现肾脏再生的代谢靶标。
本研究结合了高空间分辨率的基质辅助激光解吸/电离质谱成像（MALDI-MSI）技术和同位素示踪，构建了一个单细胞水平检测空间代谢动力学的平台，该平台不仅可以用于检测代谢通路的速率，还可以检测不同营养物在细胞中的代谢分配。研究者首先构建了双侧肾缺血再灌注损伤（bIRI）老鼠模型，模拟肾移植过程中的损伤修复过程，通过对不同修复程度的肾脏细胞的代谢特征进行检测，发现了和前期研究一致的结果，即正常修复的PT表现出高的糖酵解代谢，但对bIRI模型正常修复的PT和对照取肾脏相比依然表现出异常的线粒体代谢和营养分配，表明损伤病人发展为慢性肾病的可能性更高。然后单细胞转录组与单细胞水平的空间代谢组学相结合，揭示了人胚胎期的肾脏在不同发育阶段代谢基因和代谢物都表现出强烈的异质性，然后跟着上皮细胞的发育轨迹构建其代谢轨迹，发现从祖细胞到成熟的PT过程中，糖酵解下降，而糖异生升高，线粒体的氧化磷酸化升高，尤其是脂肪酸的β氧化升高明显，这些结果表明肾脏发育中PT的成熟对脂肪酸的依赖性，而在肾脏类器官中长链脂肪酸β氧化的代谢缺陷在运用短链脂肪酸弥补后促进PT的发育成熟。
这项研究在组织上辨别单个细胞类型内与微环境相关的代谢异质性，分别揭示了肾脏损伤后修复和发育过程中的代谢轨迹，为进一步研究肾脏再生过程提供了参考。
参考文献：
[1] Yang D, Jacobson A, Meerschaert KA, Sifakis JJ, Wu M, Chen X, Yang T, Zhou Y, Anekal PV, Rucker RA, Sharma D, Sontheimer-Phelps A, Wu GS, Deng L, Anderson MD, Choi S, Neel D, Lee N, Kasper DL, Jabri B, Huh JR, Johansson M, Thiagarajah JR, Riesenfeld SJ, Chiu IM. Nociceptor neurons direct goblet cells via a CGRP-RAMP1 axis to drive mucus production and gut barrier protection. Cell. 2022 Oct 27;185(22):4190-4205.e25. doi: 10.1016/j.cell.2022.09.024. Epub 2022 Oct 14. PMID: 36243004; PMCID: PMC9617795.
[2] Liu X, Yao J, Zhao Y, Wang J, Qi H. Heterogeneous plasma cells and long-lived subsets in response to immunization, autoantigen and microbiota. Nat Immunol. 2022 Oct 31. doi: 10.1038/s41590-022-01345-5. Epub ahead of print. PMID: 36316480.
[3] Ravi VM, Will P, Kueckelhaus J, Sun N, Joseph K, Salié H, Vollmer L, Kuliesiute U, von Ehr J, Benotmane JK, Neidert N, Follo M, Scherer F, Goeldner JM, Behringer SP, Franco P, Khiat M, Zhang J, Hofmann UG, Fung C, Ricklefs FL, Lamszus K, Boerries M, Ku M, Beck J, Sankowski R, Schwabenland M, Prinz M, Schüller U, Killmer S, Bengsch B, Walch AK, Delev D, Schnell O, Heiland DH. Spatially resolved multi-omics deciphers bidirectional tumor-host interdependence in glioblastoma. Cancer Cell. 2022 Jun 13;40(6):639-655.e13. doi: 10.1016/j.ccell.2022.05.009. PMID: 35700707.
[4] bioRxiv 2022.10.06.510405; doi: https://doi.org/10.1101/2022.10.06.510405
[5] Wang G, Heijs B, Kostidis S, Rietjens RGJ, Koning M, Yuan L, Tiemeier GL, Mahfouz A, Dumas SJ, Giera M, Kers J, Chuva de Sousa Lopes SM, van den Berg CW, van den Berg BM, Rabelink TJ. Spatial dynamic metabolomics identifies metabolic cell fate trajectories in human kidney differentiation. Cell Stem Cell. 2022 Nov 3;29(11):1580-1593.e7. doi: 10.1016/j.stem.2022.10.008. PMID: 36332571.
免责声明：本文资源来源于网络，版权归原作者所有，本文资源仅供学习使用，不作任何商业用途，若有侵权，请联系后台删除。
