10x Genomics單細(xì)胞捕獲技術(shù)的問世，將生命奧秘的研究深入到單細(xì)胞分辨率，極大的提高了我們解析生物分子機(jī)制的速度和效率。而10x Genomics的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，更是增加了研究的維度，讓我們可以在空間層面上研究組織微環(huán)境的結(jié)構(gòu)和異質(zhì)性。而單細(xì)胞+空間技術(shù)，互為補(bǔ)充，將帶領(lǐng)我們更加全面的解析生命的奧秘。
近年來，多組學(xué)的概念深入人心，而10x單細(xì)胞+空間多組學(xué)技術(shù)，也是接二連三的發(fā)了不少好文章，接下來，小編就帶領(lǐng)大家賞析一下，單細(xì)胞+空間多組學(xué)是如何練就高分文章的。

 

一

 

 

文章題目：Spatiotemporal Immune Landscape of Colorectal Cancer Liver Metastasis at Single-Cell Level

中文題目：單細(xì)胞水平的結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移時(shí)空免疫景觀

發(fā)表期刊：Cancer Discovery

發(fā)表時(shí)間：2021年8月

發(fā)表單位：復(fù)旦大學(xué)，中科院巴斯德研究所

肝轉(zhuǎn)移（LM）是結(jié)直腸癌（CRC）死亡的主要原因，表現(xiàn)出高度的免疫微環(huán)境異質(zhì)性和抑制性。 本研究使用10x Genomics單細(xì)胞 RNA-seq 和Visium空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)對 97 個(gè)匹配的樣本進(jìn)行了測序。 值得注意的是，轉(zhuǎn)移性微環(huán)境經(jīng)歷了顯著的免疫抑制細(xì)胞空間重編程，如 MRC1+ CCL18 + M2 樣巨噬細(xì)胞。本研究進(jìn)一步開發(fā)了 scMetabolism，這是一種用于量化單細(xì)胞代謝的計(jì)算方法。

 

二

 

 

文章題目：Identification of HSC/MPP expansion units in fetal liver by single-cell spatiotemporal transcriptomics

中文題目：通過單細(xì)胞時(shí)空轉(zhuǎn)錄組學(xué)鑒定胎兒肝臟中的 HSC/MPP 擴(kuò)增單位

發(fā)表期刊：Cell Research

發(fā)表時(shí)間：2021年8月

影響因子：25.617

發(fā)表單位：中國科學(xué)院動物研究所和北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院

由于目前我們對造血干細(xì)胞和多能祖細(xì)胞 (HSC/MPP) 在其原生生態(tài)位內(nèi)擴(kuò)展的細(xì)胞和分子機(jī)制的了解有限，因此也阻礙了我們基于干細(xì)胞的療法在血液系統(tǒng)惡性腫瘤中的應(yīng)用。在這里，研究人員構(gòu)建了小鼠胎肝 (FL) 的時(shí)空轉(zhuǎn)錄組圖譜。通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)分析，揭示了三個(gè)轉(zhuǎn)錄異質(zhì) HSC/MPP 亞群，其中一個(gè)富含 CD93 的亞群表現(xiàn)出增強(qiáng)的干細(xì)胞特性。此外，通過對單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)進(jìn)行綜合分析，研究確定了新的 HSC/MPP“口袋樣”單位（HSC PLUS），由生態(tài)位細(xì)胞（肝母細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）組成并富含生長因子。研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞在 HSC PLUS 中顯示出 11 倍的富集。在功能上，巨噬細(xì)IGFBP5在 HSC/MPP 擴(kuò)增中的支持作用。最后，跨物種分析和功能驗(yàn)證顯示了保守的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用和擴(kuò)增機(jī)制，但小鼠和人類 FL HSCs/MPPs 之間存在不同的轉(zhuǎn)錄組特征�？傊�，這些結(jié)果為了解 FL 中 HSC/MPP 的發(fā)展提供了重要資源，并提供了對體外功能性 HSC/MPP 擴(kuò)增的新見解。

 

三

 

 

文章名稱：Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolutio

中文題目：單細(xì)胞分辨率下人類腸道發(fā)育的時(shí)空分析

發(fā)表期刊：Cell

發(fā)表時(shí)間：2021年1月

影響因子：36.216

發(fā)表單位：牛津大學(xué)約翰拉德克利夫醫(yī)院

腸是人體最大的屏障器官，可協(xié)調(diào)與腸道菌群的共生、營養(yǎng)需求及免疫。多種相互關(guān)聯(lián)的細(xì)胞類型構(gòu)成了成熟的腸道及其獨(dú)特的形態(tài)，但是它們發(fā)育的分子基礎(chǔ)尚不清楚。本文利用10x Genomics公司高通量的scRNA-seq結(jié)合Visium空間基因表達(dá)解決方案，創(chuàng)建了人類腸道發(fā)育的大規(guī)模單細(xì)胞時(shí)空圖譜，繪制了跨時(shí)間、位置和細(xì)胞區(qū)室的形態(tài)發(fā)生圖，描述了隱窩-絨毛軸形成的原理，神經(jīng)、血管、間充質(zhì)的形態(tài)發(fā)生以及發(fā)育中腸道的免疫群體，并匯編了一個(gè)公開可用的在線資源，即胎兒腸道發(fā)育的時(shí)空分析資源（STAR-FINDer），對細(xì)胞多樣性、細(xì)胞間信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分類，以突出祖細(xì)胞的起源和位置的命運(yùn)決定。

 

四

 

 

文章名稱：Exuberant fibroblast activity compromises lung function via ADAMTS4

中文題目：過度的成纖維細(xì)胞激活通過ADAMTS4損害肺部功能 

發(fā)表期刊：Nature

發(fā)表時(shí)間：2020年10月

影響因子：42.779

發(fā)表單位：美國田納西州孟菲斯圣裘德兒童研究醫(yī)院免疫學(xué)系

研究人員首先采用甲型流感病毒感染小鼠，在感染后的第0，1，3和6天后，利用10x Genomics單細(xì)胞基因表達(dá)解決方案對肺部CD45陰性細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞測序分析，并分離出了3個(gè)主要的細(xì)胞群。發(fā)現(xiàn)在病毒感染過程中過度激活的成纖維細(xì)胞可產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular mqECM）重塑酶—尤其是ECM蛋白酶ADAMTS4。那么成纖維細(xì)胞在解剖學(xué)結(jié)構(gòu)上是如何響應(yīng)并發(fā)生改變的呢？研究人員利用10x Genomics Visium空間轉(zhuǎn)錄組解決方案在呼吸窘迫最嚴(yán)重的時(shí)候（感染后第10天）對小鼠肺部切片進(jìn)行了空間轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)ADAMTS4的表達(dá)限制在肺泡附近的炎癥部位，提示了遠(yuǎn)端氣道DRFibs表達(dá)ADAMTS4是一個(gè)重要的反應(yīng)節(jié)點(diǎn)。總之，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)病毒感染可導(dǎo)致成纖維細(xì)胞不同轉(zhuǎn)錄狀態(tài)的改變，其中部分成纖維細(xì)胞（DRFibs）可以通過表達(dá)ADAMTS4等重塑肺部微環(huán)境，促進(jìn)免疫細(xì)胞浸潤，導(dǎo)致肺部功能受損。因此，ADAMTS4可以作為一個(gè)包括急性呼吸窘迫綜合征在內(nèi)相關(guān)疾病的治療靶點(diǎn)。

 

五

 

 

文章名稱：Integrating microarray-based spatial  transcriptomics and single-cell RNA-seq  reveals tissue architecture in pancreatic ductal adenocarcinomas

中文題目：整合基于微陣列的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)和單細(xì)胞 RNA-seq 揭示胰腺導(dǎo)管腺癌的組織結(jié)構(gòu)

發(fā)表期刊：Nature Biotechnology

發(fā)表時(shí)間：2020年3月

影響因子：:54.908

發(fā)表單位：紐約大學(xué)

單細(xì)胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 能夠系統(tǒng)地識別組織中的細(xì)胞群，但表征它們的空間組織仍然具有挑戰(zhàn)性。本研究將基于微陣列的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)方法與從同一樣本生成的 scRNA-Seq 相結(jié)合，該方法使用一系列點(diǎn)來揭示基因表達(dá)的空間模式，每個(gè)點(diǎn)捕獲多個(gè)相鄰細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組。為了注釋不同組織區(qū)域的精確細(xì)胞組成，本研究引入了一種多模態(tài)交叉分析的方法。將多模式交叉分析應(yīng)用于原發(fā)性胰腺腫瘤，研究發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞和癌細(xì)胞的亞群具有空間受限的富集，以及與其他細(xì)胞類型的不同共富集。此外，我們確定了表達(dá)應(yīng)激反應(yīng)基因模塊的炎性成纖維細(xì)胞和癌細(xì)胞的共定位。我們繪制 scRNA-seq 定義的亞群結(jié)構(gòu)的方法可用于揭示復(fù)雜組織固有的相互作用。

 

六

 

 

文章題目：Spatial mapping reveals human adipocyte subpopulations with distinct sensitivities to insulin

中文題目：空間組學(xué)揭示對胰島素具有不同敏感性的人類白色脂肪細(xì)胞亞群 

文章期刊：Cell Metabolism

發(fā)表時(shí)間：2021年8月

影響因子：27.287

發(fā)表單位：卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系 

目前，關(guān)于白色脂肪組織 (white adipose tissue，WAT) 的細(xì)胞及其結(jié)構(gòu)異質(zhì)性對其功能的貢獻(xiàn)，我們知之甚少。本研究通過10x Genomics Visium 平臺解析空間轉(zhuǎn)錄組信息，并與單細(xì)胞 RNA 測序數(shù)據(jù)以及圖像分析相結(jié)合，以繪制人類 WAT 的組成和結(jié)構(gòu)。研究聚類確定了 18 個(gè)細(xì)胞類別，其中，三個(gè)構(gòu)成大小相似的成熟脂肪細(xì)胞，但它們的空間排列和轉(zhuǎn)錄譜表達(dá)存在異質(zhì)性。基于標(biāo)記基因，研究人員將這它們命名為為 AdipoLEP、AdipoPLIN 和 AdipoSAA。在獨(dú)立數(shù)據(jù)集中證實(shí)，它們各自的基因譜與脂肪細(xì)胞和全身胰島素敏感性相關(guān)程度不同。高胰島素-正常血糖鉗夾在體內(nèi)的胰島素刺激表明，只有 AdipoPLIN 顯示出對胰島素的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)�？傊�，通過挖掘這種多模式資源，研究確定人類 WAT 由三類成熟脂肪細(xì)胞組成，其中只有一種是對胰島素有反應(yīng)的。

 

七

 

 

文章名稱：Multimodal Analysis of Composition and Spatial Architecture in Human Squamous Cell Carcinoma

中文題目：人鱗狀細(xì)胞癌單細(xì)胞及空間結(jié)構(gòu)的多組學(xué)分析

發(fā)表期刊：Cell

發(fā)表時(shí)間：2020年7月

影響因子：36.216

發(fā)表單位：斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院 

本文的研究對象是皮膚鱗狀細(xì)胞癌（cSCC），結(jié)合10xGenomics單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序和Visium空間基因表達(dá)解決方案，研究了人cSCC和配對的正常皮膚。發(fā)現(xiàn)cSCC有四個(gè)腫瘤細(xì)胞亞群，三個(gè)涵蓋正常表皮狀態(tài)的亞群，一個(gè)定位于纖維血管微環(huán)境的腫瘤特異性角質(zhì)形成細(xì)胞亞群（TSK）。將單細(xì)胞和空間數(shù)據(jù)映射的配體-受體網(wǎng)絡(luò)與特定細(xì)胞類型整合，揭示TSK是細(xì)胞間通訊的樞紐。觀察到免疫抑制的多種特征，包括T調(diào)節(jié)細(xì)胞（Treg）與CD8 T細(xì)胞共定位于分隔的腫瘤基質(zhì)中。最后，人類腫瘤異種移植物的單細(xì)胞表征和體內(nèi)CRISPR篩選鑒定了腫瘤發(fā)生中起關(guān)鍵作用的特定腫瘤亞群富集基因網(wǎng)絡(luò)。本研究分析了cSCC腫瘤和基質(zhì)細(xì)胞亞群，它們相互作用的空間微環(huán)境，以及它們參與的癌癥通訊基因網(wǎng)絡(luò)。