2024-12-27
近年來，高(gao)通量測序技術的(de)(de)發展，促進(jin)了(le)研(yan)究(jiu)(jiu)人員在(zai)生命科學領(ling)域的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)。但是，這些(xie)技術研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)均(jun)是不(bu)(bu)同樣(yang)(yang)本之(zhi)間(jian)的(de)(de)差異，從而忽(hu)略了(le)樣(yang)(yang)本中(zhong)不(bu)(bu)同細胞類型間(jian)的(de)(de)異質性，顯然無法回(hui)答“從樣(yang)(yang)本中(zhong)檢測到的(de)(de)基(ji)因(yin)/蛋(dan)白(bai)表達的(de)(de)變(bian)化(hua)，究(jiu)(jiu)竟是樣(yang)(yang)本中(zhong)某一(yi)種細胞類型的(de)(de)基(ji)因(yin)/蛋(dan)白(bai)表達變(bian)化(hua)造成(cheng)的(de)(de)，還是細胞的(de)(de)群體(ti)行為？”這一(yi)問題(ti)。因(yin)此(ci)，對宏觀上變(bian)化(hua)的(de)(de)基(ji)因(yin)/蛋(dan)白(bai)質進(jin)行細胞溯(su)源分析(xi)變(bian)得越(yue)來越(yue)迫切(qie)。
單(dan)(dan)細胞(bao)(bao)轉(zhuan)錄組測序(xu)（Single-Cell RNA-Sequencing, ScRNA-Seq）是一種在單(dan)(dan)細胞(bao)(bao)水平上對(dui)轉(zhuan)錄組進(jin)行高通(tong)量測序(xu)和分析的技術，能夠(gou)精準的揭(jie)示細胞(bao)(bao)間的異(yi)質(zhi)性。通(tong)過與蛋(dan)白質(zhi)組學聯合，可(ke)以做到對(dui)宏觀上變化的基因(yin)/蛋(dan)白質(zhi)進(jin)行細胞(bao)(bao)精準溯(su)源(yuan)。
聯合思(si)路
單細胞轉錄組與蛋白質組的聯合運用，能夠有效整合多維度信息，進而提升對生物學過程的解析能力。一方面，通過關聯二者的數據，可以更為準確地推斷差異蛋白的細胞來源，為深入探究細胞間的調控網絡提供關鍵線索；另一方面，這種聯合方式有助于在眾多潛在分子中篩選出具有生物標識功能的分子，通過相互印證和補充，進一步明確候選生物標志物的范圍。在實際研究中，兩者的聯合聯合思路(lu)主要可歸納(na)為(wei)以下兩種(zhong)類型：
（1）通過蛋白(bai)質(zhi)組(zu)學篩(shai)選(xuan)蛋白(bai)標志(zhi)物(wu)，在單(dan)細(xi)胞(bao)層(ceng)面(mian)分析候選(xuan)蛋白(bai)標志(zhi)物(wu)的細(xi)胞(bao)來(lai)源(yuan)；
（2）通過蛋白質組學篩選(xuan)候選(xuan)標志(zhi)物(wu)，同時結合單細胞(bao)轉(zhuan)錄組數據進(jin)一(yi)步縮(suo)小(xiao)并確(que)定(ding)候選(xuan)標志(zhi)物(wu)。
下面(mian)我們通(tong)過幾(ji)篇(pian)文獻來探(tan)究(jiu)單(dan)細(xi)胞轉錄(lu)組(zu)和(he)蛋白質(zhi)組(zu)是(shi)如何聯合應用的。
案例(li)一
中(zhong)文題(ti)目：衰(shuai)老(lao)的免疫(yi)細胞釋放顆粒鈣素(su)促進(jin)骨骼衰(shuai)老(lao)
期刊：Cell metabolism
影響因子：27.7
發(fa)表時間(jian)：2021.08
DOI：10.1016/j.cmet.2021.08.009
研究(jiu)背景
骨(gu)(gu)(gu)髓(sui)(sui)微環境的(de)(de)主(zhu)要功能(neng)(neng)是提(ti)供(gong)支持和(he)調(diao)(diao)節骨(gu)(gu)(gu)骼各種細(xi)胞(bao)類型的(de)(de)功能(neng)(neng)的(de)(de)信號，包括造(zao)血和(he)間充質細(xi)胞(bao)，以(yi)維持體內平衡。適當的(de)(de)骨(gu)(gu)(gu)穩(wen)態依賴于骨(gu)(gu)(gu)髓(sui)(sui)內協調(diao)(diao)一致(zhi)的(de)(de)細(xi)胞(bao)活動，包括成骨(gu)(gu)(gu)細(xi)胞(bao)骨(gu)(gu)(gu)形成、破骨(gu)(gu)(gu)細(xi)胞(bao)骨(gu)(gu)(gu)吸收和(he)骨(gu)(gu)(gu)髓(sui)(sui)脂肪(fang)積累。然而，在衰老過程中，骨(gu)(gu)(gu)穩(wen)態通(tong)常(chang)會(hui)被破壞。研究表明消(xiao)除衰老細(xi)胞(bao)或抑制其促炎(yan)分泌可以(yi)預防與年(nian)齡(ling)相(xiang)關的(de)(de)骨(gu)(gu)(gu)質流失和(he)其他多種與年(nian)齡(ling)相(xiang)關的(de)(de)合(he)并癥，如心血管功能(neng)(neng)障礙和(he)胰島素(su)抵抗。因此，確定導致(zhi)骨(gu)(gu)(gu)骼老化(hua)的(de)(de)細(xi)胞(bao)類型和(he)關鍵SASP因子可能(neng)(neng)為治療與年(nian)齡(ling)相(xiang)關的(de)(de)骨(gu)(gu)(gu)質疏松癥提(ti)供(gong)有效的(de)(de)策略。
研究思路
研究結論(lun)
（1）嗜中性粒細胞和(he)巨噬(shi)細胞的(de)促(cu)炎和(he)衰老(lao)亞型組成(cheng)的(de)GcA +免疫細胞在骨(gu)髓(sui)中積(ji)累并分(fen)泌大量GcA，通(tong)過(guo)抑制骨(gu)轉(zhuan)換和(he)促(cu)進骨(gu)髓(sui)脂肪積(ji)累來誘導骨(gu)骼(ge)衰老(lao)。
（2）衰老過程中(zhong)(zhong)較高的(de)內(nei)毒素(su)水平(ping)可以(yi)驅動免疫細胞(bao)中(zhong)(zhong)的(de)GcA表達(da)。同時，GcA與Plxnb2受體結合部分抑制其在BMSC中(zhong)(zhong)的(de)下游通路，抑制成骨生成并增強脂肪生成。
（3）GcA中和抗體顯示出對(dui)老年小鼠骨骼(ge)的有益作用。靶向GcA+免疫細胞以(yi)防止骨骼(ge)衰(shuai)老可能會(hui)提供一(yi)種(zhong)新的治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)策(ce)略(lve)，不僅(jin)可以(yi)治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)骨質疏松癥(zheng)，還可以(yi)治(zhi)(zhi)療(liao)(liao)多種(zhong)與年齡(ling)相關的疾(ji)病、腫瘤(liu)發生、代謝紊亂和組(zu)織再生。
案例(li)二
中文題目：通過單細胞轉(zhuan)錄組(zu)學和深層組(zu)織蛋(dan)白質組(zu)學繪制(zhi)的衰老(lao)肺圖譜(pu)
期刊(kan)：Nature communications
影響因子：14.7
發(fa)表時間：2019.02
DOI：10.1038/s41467-019-08831-9
研究背(bei)景
肺作為(wei)表面積(ji)最(zui)大的(de)器官(guan)，經(jing)常(chang)暴露在(zai)過多的(de)環境(jing)中(zhong)。肺中(zhong)有一(yi)(yi)系列的(de)保護機制(zhi)可(ke)以在(zai)受到損(sun)傷(shang)時(shi)提供修(xiu)復能力。但(dan)這些機制(zhi)似乎(hu)會隨(sui)著年齡的(de)增長而惡化(hua)，因為(wei)衰(shuai)老會導致(zhi)肺功能下降。而衰(shuai)老是一(yi)(yi)個多因素過程(cheng)，會在(zai)一(yi)(yi)系列復雜的(de)事件中(zhong)導致(zhi)分(fen)子(zi)和細(xi)胞(bao)變化(hua)，而先(xian)前(qian)從未系統地分(fen)析過年齡對細(xi)胞(bao)類型水平的(de)特定影響。
研究思路
研究(jiu)結論
（1）單細(xi)胞(bao)(bao)轉錄(lu)組分(fen)析量化了30種細(xi)胞(bao)(bao)類型的細(xi)胞(bao)(bao)活性狀態變化，創(chuang)建了小鼠(shu)肺(fei)衰老細(xi)胞(bao)(bao)參考圖譜；
（2）通過整合scRNA-seq、bulk RNA-seq和蛋(dan)(dan)白質譜(pu)分(fen)析，觀(guan)察到了(le)在年齡變(bian)化上的顯著(zhu)相(xiang)關性，并(bing)很好地預測(ce)了(le)肺衰老相(xiang)關調(diao)節性蛋(dan)(dan)白的細(xi)胞(bao)來源；
（3）揭(jie)示了(le)小鼠肺衰老(lao)的標志：Ⅱ型肺泡壁細(xi)胞和脂肪成纖維細(xi)胞膽固(gu)醇(chun)合成的增(zeng)加(jia)。
案例三
中文題目：尿(niao)蛋白(bai)組學(xue)和腎臟單(dan)細胞基因組學(xue)聯(lian)合(he)檢測(ce)狼瘡性腎炎(yan)患者干擾素-γ應答梯度(du)
期刊：JCI insight
影(ying)響(xiang)因子：6.3
發表時間：2020.06
DOI：10.1172/jci.insight.138345
研究背景
狼瘡性(xing)腎(shen)(shen)炎作為系統(tong)性(xing)紅斑(ban)狼瘡（SLE）最為嚴重的臨床表(biao)現(xian)形(xing)式(shi)之一，其在(zai)(zai)臨床表(biao)征及(ji)(ji)病(bing)(bing)理特(te)征方面(mian)呈現(xian)出顯著(zhu)的多樣(yang)性(xing)。其中，增(zeng)殖性(xing)腎(shen)(shen)炎被視作一種(zhong)具有高度侵襲性(xing)的疾(ji)病(bing)(bing)亞型，往(wang)往(wang)需要借(jie)助免疫抑制手段(duan)進行干預治療。然而(er)，現(xian)行的狼瘡性(xing)腎(shen)(shen)炎分類體(ti)系主要基(ji)于組織病(bing)(bing)理形(xing)態學所(suo)呈現(xian)的靜態特(te)征，在(zai)(zai)反(fan)映炎癥反(fan)應(ying)的動態變化及(ji)(ji)個體(ti)差異方面(mian)存(cun)在(zai)(zai)明顯不足，難以精(jing)準把握疾(ji)病(bing)(bing)的內在(zai)(zai)異質性(xing)。故(gu)而(er)，構(gou)建一種(zhong)根(gen)植于疾(ji)病(bing)(bing)生(sheng)物學機制的生(sheng)物標(biao)志物體(ti)系迫(po)在(zai)(zai)眉睫(jie)。
研究思路(lu)
研究結論
（1）發現患(huan)者(zhe)在IFN-γ誘導的趨化因子梯度上(shang)分(fen)層(ceng)，更高值可能確定為增生性狼(lang)瘡腎炎患(huan)者(zhe)；
（2）尿(niao)中決定梯度的趨(qu)化因子主要由浸(jin)潤(run)的CD8+T細胞、自然殺傷細胞和髓樣細胞產生。尿(niao)趨(qu)化因子梯度與(yu)腎浸(jin)潤(run)CD8+細胞數顯著相關；
（3）尿液蛋白(bai)質(zhi)組學可(ke)反映狼瘡性腎(shen)(shen)炎(yan)腎(shen)(shen)臟的生物學特性。患者病態特征可(ke)以在尿液中實(shi)時(shi)無創跟蹤，實(shi)現診斷和(he)個性化治療。
案例(li)四(si)
研(yan)究內容：血漿蛋白質組(zu)+單細(xi)胞(bao)轉(zhuan)錄組(zu)聯合篩選心肌梗(geng)塞后心力衰竭(jie)的生(sheng)物標(biao)志(zhi)物，并基于單細(xi)胞(bao)轉(zhuan)錄組(zu)數據揭示標(biao)志(zhi)物對應的細(xi)胞(bao)來(lai)源問(wen)題。
期刊：Circulation
影響因子：35.5
發表(biao)時間(jian)：2020.09
DOI：10.1161/CIRCULATIONAHA.119.045158
研究背(bei)景
心肌梗(geng)死發生(sheng)后，心力衰竭作為(wei)一種(zhong)常見(jian)的(de)遠期并發癥(zheng)，嚴重影響患者的(de)預后與(yu)生(sheng)活(huo)質量。然而，當前針對心肌梗(geng)死后心力衰竭相關生(sheng)物(wu)(wu)標志物(wu)(wu)的(de)探索尚(shang)顯不足(zu)，相關預防及(ji)治療方式有限。因此亟需開發合適的(de)標志物(wu)(wu)及(ji)相應藥物(wu)(wu)靶(ba)點(dian)輔助疾病(bing)預測及(ji)預防。
技(ji)術(shu)路線
研究結論
（1）在CDCS隊列(lie)中，212個差異表達(da)的(de)(de)血漿(jiang)蛋(dan)白與心(xin)衰事(shi)件顯(xian)著相(xiang)(xiang)(xiang)關。WCGNA對其中63種進行了(le)優先排序，這些蛋(dan)白質表明，與對照組相(xiang)(xiang)(xiang)比，患心(xin)肌梗(geng)死(si)后心(xin)力(li)(li)衰竭的(de)(de)患者之間的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)關性顯(xian)著更高(gao)。無瑕(xia)隊列(lie)的(de)(de)跨隊列(lie)薈萃分析確定了(le)36種與心(xin)肌梗(geng)死(si)后心(xin)力(li)(li)衰竭相(xiang)(xiang)(xiang)關的(de)(de)血漿(jiang)蛋(dan)白；
（2）單細胞(bao)轉(zhuan)錄組鑒定(ding)出15種候(hou)選基(ji)因蛋白(bai)。大多(duo)數優(you)先化(hua)(hua)的(de)蛋白(bai)質(zhi)來源(yuan)于基(ji)質(zhi)細胞(bao)。所有3個數據集共有的(de)6種高濃縮蛋白(bai)質(zhi)包括：心肌(ji)梗死后(hou)HF-N-末端(duan)B型(xing)利(li)鈉肽和肌(ji)鈣(gai)蛋白(bai)T-的(de)成熟(shu)生物(wu)標(biao)志物(wu)，以及(ji)新出現的(de)生物(wu)標(biao)志物(wu)血管生成素(su)2、血栓素(su)2、潛在轉(zhuan)化(hua)(hua)生長(chang)因子(zi)β結(jie)合(he)蛋白(bai)4和卵泡抑(yi)素(su)相(xiang)關(guan)蛋白(bai)3。
