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单细胞测序在肺部疾病中的分析以及应用

序言

单细胞测序在了解免疫细胞在疾病中的作用起了一定的作用,使研究者能够以前所未有的分辨率研究基因表达图谱,这一潜力吸引着更多科研工作者应用单细胞分析技术解决研究问题。随着可用的分析工具越来越多,如何组合成一个最新最好的数据分析流程也越来越难。与传统批量测序(Bulk Sequencing)相比,单细胞测序突破了"细胞群体平均化"的局限,能够揭示细胞异质性、识别稀有细胞亚群,并重建细胞发育轨迹。

核心技术平台包括:
scRNA-seq(单细胞转录组测序):最广泛应用的技术,通过捕获单个细胞的mRNA进行测序,分析基因表达谱;
scATAC-seq(单细胞染色质可及性测序):研究染色质开放区域,揭示表观遗传调控;
scDNA-seq(单细胞基因组测序):检测单个细胞的基因组变异;
CITE-seq / REAP-seq:同时检测转录组和表面蛋白表达;
空间转录组(Spatial Transcriptomics):保留空间位置信息的转录组分析;

单细胞测序的生物学意义以下几点:
细胞异质性解析:识别传统方法无法区分的细胞亚型;
发育轨迹重建:通过拟时序分析推断细胞分化路径;
细胞互作网络:配体-受体分析揭示细胞间通讯;
疾病微环境刻画:精准描绘肿瘤微环境或炎症微环境的细胞组成;

背景知识

肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一。单细胞测序技术为理解肺癌的肿瘤异质性、免疫微环境及治疗耐药机制提供了前所未有的分辨率。

主要发现包括:
肿瘤异质性:识别出多种恶性细胞亚群,如肺腺癌中的AT2-like、Club-like和基底样细胞状态;
免疫微环境:详细刻画肿瘤浸润淋巴细胞(TILs)的组成,包括耗竭性T细胞、调节性T细胞(Tregs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)等;
治疗耐药:发现耐药相关的细胞状态转换,如肺腺癌向小细胞肺癌的转分化现象;
转移机制:追踪循环肿瘤细胞(CTCs)的分子特征;