2025-01-24
隨著生(sheng)命科學(xue)研(yan)究(jiu)的不斷深入(ru)，高(gao)通量測序(xu)技術已全面引領科研(yan)步入(ru)“多組(zu)學(xue)時代” 。其(qi)中(zhong)，單(dan)細(xi)胞(bao)轉錄組(zu)能(neng)從(cong)單(dan)個細(xi)胞(bao)水(shui)平反應(ying)(ying)基(ji)因(yin)的差異表達，從(cong)而(er)揭示細(xi)胞(bao)水(shui)平的刺激響應(ying)(ying)機(ji)制；而(er)微(wei)生(sheng)物作為(wei)地球(qiu)上(shang)數量最多的生(sheng)命體，是影響宿主(zhu)或組(zu)織微(wei)環境狀態重要的生(sheng)物因(yin)素，逐漸成(cheng)為(wei)研(yan)究(jiu)者們(men)關注的對象(xiang)。針對二者開展的聯合分析已成(cheng)為(wei)備受關注的熱點議題。
不(bu)過(guo)，熟(shu)悉單細胞(bao)(bao)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)的(de)(de)研究(jiu)者(zhe)往往會(hui)對微(wei)生(sheng)物(wu)知之甚少，而熟(shu)悉微(wei)生(sheng)物(wu)研究(jiu)的(de)(de)學者(zhe)們在設計單細胞(bao)(bao)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)實驗(yan)時又會(hui)感到無從(cong)下手(shou)。所以，如(ru)何(he)構建好的(de)(de)單細胞(bao)(bao)與微(wei)生(sheng)物(wu)組(zu)研究(jiu)與分析方(fang)案成為(wei)我們關(guan)注(zhu)的(de)(de)內容。下面小編就(jiu)帶(dai)大家(jia)一起來探(tan)究(jiu)單細胞(bao)(bao)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)與微(wei)生(sheng)物(wu)組(zu)的(de)(de)關(guan)聯策略吧！
單細胞與微生物的關聯分析(xi)策略(lve)
單細(xi)胞(bao)轉(zhuan)錄組(zu)和(he)微生(sheng)(sheng)物組(zu)聯(lian)合(he)分析可以(yi)揭示微生(sheng)(sheng)物對(dui)宿主(zhu)細(xi)胞(bao)生(sheng)(sheng)物學(xue)行為的影(ying)響，也(ye)可以(yi)反映(ying)宿主(zhu)細(xi)胞(bao)對(dui)微生(sheng)(sheng)物的響應。
思路一：以(yi)單(dan)細(xi)胞轉(zhuan)錄組(zu)為出發(fa)點的分(fen)析策略(lve)
此策略先從細(xi)胞(bao)(bao)層面剖析宿主的(de)(de)生物(wu)學(xue)行(xing)為動態(tai)變(bian)(bian)化(hua)(hua)，其中包括但(dan)不限于細(xi)胞(bao)(bao)的(de)(de)增殖、分化(hua)(hua)、遷(qian)移、凋亡以及細(xi)胞(bao)(bao)間通(tong)訊等關鍵(jian)生物(wu)學(xue)過程。通(tong)過對(dui)這些行(xing)為變(bian)(bian)化(hua)(hua)的(de)(de)精準解析，找到關鍵(jian)細(xi)胞(bao)(bao)類(lei)型及靶點后驗(yan)證此靶點對(dui)微生物(wu)群(qun)落的(de)(de)影響。
思路二：以微生物(wu)組為(wei)出發點(dian)的分(fen)析策略
先進行(xing)(xing)微(wei)(wei)生(sheng)物群落(luo)組(zu)成分析，可以(yi)大致(zhi)觀(guan)察是否有(you)與(yu)表型相關(guan)的菌(jun)(jun)群豐度(du)變化，初步挖掘關(guan)鍵菌(jun)(jun)群，進一步可以(yi)通過差異分析挖掘出更多(duo)潛在的差異菌(jun)(jun)群作為(wei)目(mu)(mu)標菌(jun)(jun)落(luo)。隨后，結合單細(xi)(xi)胞(bao)轉錄組(zu)數據，揭示目(mu)(mu)標菌(jun)(jun)落(luo)對宿主細(xi)(xi)胞(bao)行(xing)(xing)為(wei)所(suo)產生(sheng)的影響，明(ming)確微(wei)(wei)生(sheng)物在宿主細(xi)(xi)胞(bao)生(sheng)理(li)(li)功(gong)能調節和(he)病理(li)(li)狀態演變過程(cheng)中的作用方式和(he)分子機制(zhi)。
下(xia)面我們通過幾篇(pian)文獻來探究單細胞(bao)轉錄組和微生物組是如何聯合應用的。
案例(li)一
中文題(ti)目：補充高(gao)糖飲料通過(guo)腸道微生(sheng)物群調節刺激(ji)對膠質母細胞瘤的抗腫(zhong)瘤免疫(yi)反應
期刊：Cell reports
影響(xiang)因(yin)子：14.7
發表日期：2023-10-06
研究(jiu)背景(jing)：
近年來，伴隨人(ren)體微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)組研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)不斷深入以及(ji)腫(zhong)瘤內微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)相(xiang)繼發現，人(ren)體共生(sheng)微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)與腫(zhong)瘤之間關系的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)逐漸成為(wei)(wei)科研(yan)熱點(dian)。微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)組在腫(zhong)瘤的(de)診斷、發展機制探究(jiu)(jiu)及(ji)治療(liao)策略開發等諸多領域，均展現出了極高的(de)應用潛(qian)力。膠質母細胞(bao)(bao)瘤作為(wei)(wei)一(yi)(yi)種惡性程度極高的(de)腦部腫(zhong)瘤，其腫(zhong)瘤微(wei)環境具有顯著的(de)免疫抑制特性，這(zhe)無疑(yi)為(wei)(wei)該(gai)疾(ji)病的(de)治療(liao)帶來了巨大挑(tiao)戰。在此(ci)背景下，微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)組與膠質母細胞(bao)(bao)瘤的(de)相(xiang)互作用研(yan)究(jiu)(jiu)，為(wei)(wei)攻(gong)克這(zhe)一(yi)(yi)頑疾(ji)提供了全新的(de)理論視角與研(yan)究(jiu)(jiu)方向。
研究思(si)路(lu)：
研究(jiu)結論：
高糖飲(yin)食(shi)能提高膠質(zhi)母細胞瘤小鼠模型(xing)的存活率；
高糖飲食通過調(diao)節腸道菌群提(ti)高對膠質母細胞瘤的(de)抗(kang)腫瘤免疫反應；
高糖飲食能誘導脫硫(liu)弧(hu)菌在膠質母細胞(bao)瘤小鼠腸道(dao)中(zhong)定植(zhi)；
脫硫弧菌在抗(kang)腫瘤(liu)免疫反應(ying)中發(fa)揮關鍵(jian)作用；
高糖飲食和抗PD-1聯(lian)合治療可使T細(xi)(xi)胞(bao)在膠質母細(xi)(xi)胞(bao)瘤中(zhong)發(fa)揮更有效的抗腫瘤特性
案例二
中文題目：PIM1-HDAC2 軸通過(guo)表觀(guan)遺(yi)傳修飾調節腸道穩態
期刊：Acta pharmaceutica Sinica. B
影(ying)響因(yin)子：14.7
發表(biao)日(ri)期：2024-04-24
研究背景：
潰(kui)瘍性(xing)(xing)結腸炎（UC）作為(wei)一種(zhong)非特異性(xing)(xing)的(de)慢(man)性(xing)(xing)腸道(dao)(dao)炎癥(zheng)性(xing)(xing)病(bing)癥(zheng)，在消(xiao)化系(xi)統(tong)疾病(bing)研究領(ling)域備受關注。腸黏膜屏(ping)障(zhang)的(de)受損狀況(kuang)被(bei)視為(wei)潰(kui)瘍性(xing)(xing)結腸炎發病(bing)機制中(zhong)的(de)關鍵致病(bing)因素之一。在腸道(dao)(dao)生(sheng)理結構中(zhong)，結腸杯狀細(xi)(xi)胞憑借(jie)其(qi)分泌(mi)黏液(ye)蛋白的(de)功能(neng)，進而(er)形成腸道(dao)(dao)保護(hu)層，在維持(chi)黏膜屏(ping)障(zhang)完整(zheng)性(xing)(xing)及正(zheng)常生(sheng)理功能(neng)方面(mian)發揮(hui)著不可或缺的(de)作用。人(ren)前病(bing)毒整(zheng)合位點1（PIM1）作為(wei)一種(zhong)可調控(kong)多種(zhong)細(xi)(xi)胞功能(neng)的(de)分子(zi)，在細(xi)(xi)胞信號(hao)傳導、增殖與凋亡等多個生(sheng)物學過(guo)程中(zhong)均(jun)展現出重要的(de)調控(kong)活性(xing)(xing)。然而(er)，截至目前，PIM1在結腸炎病(bing)程中(zhong)對于腸道(dao)(dao)穩(wen)態維持(chi)所(suo)發揮(hui)的(de)具體作用，尚缺乏系(xi)統(tong)性(xing)(xing)研究與明確(que)結論，亟待(dai)深(shen)入探究。
研究(jiu)思(si)路：
研究結論：
本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)首次證實PIM1具(ju)備作(zuo)為(wei)杯(bei)狀細胞分化(hua)關鍵調節因子的(de)(de)功(gong)能，這一成果進(jin)一步明晰了(le)PIM1在腸(chang)道內(nei)穩態(tai)維持過程(cheng)中的(de)(de)作(zuo)用機制。研(yan)(yan)究(jiu)人員在對潰(kui)瘍(yang)性(xing)結腸(chang)炎(yan)患者的(de)(de)結腸(chang)組織(zhi)進(jin)行檢(jian)測(ce)時，發(fa)現其(qi)中PIM1的(de)(de)表達水平顯著升高(gao)。這一發(fa)現揭示了(le)PIM1在潰(kui)瘍(yang)性(xing)結腸(chang)炎(yan)領域(yu)具(ju)有作(zuo)為(wei)生物標志物及(ji)治(zhi)療靶點的(de)(de)潛在價值，有望為(wei)潰(kui)瘍(yang)性(xing)結腸(chang)炎(yan)的(de)(de)早(zao)期診(zhen)斷、病情監測(ce)以及(ji)精準治(zhi)療開辟新的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)方(fang)向與臨床思(si)路。
案例三
中文題目：微生物組驅動(dong)的(de)肝內 B 細胞激活通(tong)過先天性和適應性信號傳導加(jia)重非酒精性脂(zhi)肪肝
期刊：Hepatology
影響因子：12.9
發表日期(qi)：2021-08-01
研究背景：
在(zai)(zai)肝(gan)臟疾病領(ling)域，非酒(jiu)精(jing)性脂肪(fang)肝(gan)炎（NASH）的流行(xing)趨勢愈發顯著，已快(kuai)速攀升為導致肝(gan)衰竭的主(zhu)要(yao)病因，同時也是肝(gan)臟移(yi)植的重要(yao)指征。肝(gan)臟炎癥作為NASH的關鍵病理特征，其(qi)背后涉及(ji)(ji)的免疫通路卻尚未完全明確。B淋巴(ba)細胞作為適應性免疫系統的重要(yao)組成部分，在(zai)(zai)免疫應答過程中(zhong)(zhong)發揮著至關重要(yao)的調(diao)控作用(yong)。然而，目前對于B細胞在(zai)(zai)NASH發病機制(zhi)(zhi)中(zhong)(zhong)的具體作用(yong)，以及(ji)(ji)其(qi)在(zai)(zai)肝(gan)臟微環境(jing)中(zhong)(zhong)被激(ji)活的潛在(zai)(zai)分子機制(zhi)(zhi)，仍缺乏深(shen)入且全面的認識，亟待開展(zhan)進一步的研究與(yu)探索 。
研究思路：
單細(xi)胞轉(zhuan)錄(lu)組(zu)測序(xu)揭示(shi)HFHC飲(yin)食誘導(dao)的NASH小鼠肝臟中存在(zai)促(cu)炎性B細(xi)胞的聚集(ji)和活化
轉錄組分析顯(xian)示MyD88介導(dao)NASH中B細胞(bao)的促炎功能(neng)
;微生(sheng)物(wu)組揭示移(yi)植NASH患者糞菌(jun)(jun)增加了受體小(xiao)鼠肝臟中的B細胞積累和(he)活化，從(cong)而加劇(ju)NASH，提示腸道菌(jun)(jun)群(qun)因素驅動(dong)了B細胞在NASH中的致病性。
研(yan)究結論：
1、HFHC飲食誘(you)導的(de)NASH小鼠(shu)肝(gan)(gan)臟中存在促炎性B細胞的(de)聚集和(he)活化，而B細胞缺陷小鼠(shu)的(de)肝(gan)(gan)臟炎癥(zheng)和(he)纖維化得到改善；
2、MyD88是B細胞在NASH過程中促進(jin)肝(gan)臟炎癥、纖維化和損(sun)傷所必(bi)需的；
3、NASH中的B細胞(bao)活化受到(dao)B細胞(bao)受體信號，提示B細胞(bao)活化整(zheng)合了天然免疫和適應(ying)性免疫機制;
4、移植(zhi)NASH患(huan)者糞菌(jun)增加(jia)了受體(ti)小鼠肝臟(zang)中的B細胞積累(lei)和活化，從(cong)而加(jia)劇(ju)NASH，提示腸道(dao)菌(jun)群因(yin)素(su)驅動了B細胞在(zai)NASH中的致病性。
