2021-01-18
單細(xi)胞測序的研究目前(qian)已經越(yue)來越(yue)普遍，想(xiang)要(yao)利用少(shao)樣本量的單細(xi)胞測序發(fa)表高分(fen)文章(zhang)已經越(yue)來越(yue)難。如(ru)何花少(shao)量的經費發(fa)表高分(fen)文章(zhang)，是(shi)困擾(rao)研究者的一(yi)個重大(da)難題。
今天小編為大家介紹一篇只做了一個樣本的單細胞轉錄組，整合bulk轉錄組和代謝組解析肌肉內脂肪浸潤的發表在Journal of Cachexia Sarcopenia and Muscle（IF=9.802）的文章，一起了解一下多組學數據如何整合發表高分文章。
研究基礎 肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)內(nei)脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)浸潤是衰老和疾(ji)(ji)病(bing)(bing)過程中(zhong)均(jun)會發生的(de)生物學現象。肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)中(zhong)過度(du)的(de)脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)積(ji)累(lei)導致肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)力量(liang)下降，胰島素(su)敏感性上升以及脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)代謝失(shi)衡等(deng)，暗示(shi)肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)內(nei)脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)浸潤與肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)功能(neng)失(shi)調密切(qie)相關(guan)(guan)，與肌(ji)(ji)肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)相關(guan)(guan)疾(ji)(ji)病(bing)(bing)，如心肌(ji)(ji)疾(ji)(ji)病(bing)(bing)也密切(qie)相關(guan)(guan)。此(ci)外，家(jia)禽(qin)家(jia)畜的(de)脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)浸潤直接(jie)影響了肉(rou)(rou)(rou)(rou)(rou)質(zhi)。因此(ci)，脂(zhi)肪(fang)(fang)(fang)(fang)浸潤對于疾(ji)(ji)病(bing)(bing)研(yan)究和工業生產都具有重大(da)意(yi)義。 脂肪浸潤微環境種包含多類細胞類型，包括肌肉干細胞，成脂成纖維祖細胞，肌肉細胞，脂肪細胞以及各類免疫細胞等。微環境中亦涉及各類不同脂類的過度積累，而該生物學過程是由不同類別細胞的不同基因表達紊亂導致的。因此，針對脂肪浸潤微環境的轉錄組和代謝組的聯合研究，可揭示微環境中的代謝物穩態和產生機制，以及其對微環境中的細胞發育的調控機制。 研(yan)究內(nei)容 單細胞轉錄組測序分析肌肉內脂肪浸潤狀態的細胞圖譜；肌肉內脂肪浸潤過程中關鍵細胞類群——成纖維細胞/成脂成纖維祖細胞（FAP）以及髓系細胞的marker基因和細胞演化分析； 代(dai)謝(xie)組學分(fen)析肌肉內脂肪浸潤狀(zhuang)態(tai)不同類(lei)別(bie)脂肪； bulk轉錄組測(ce)序分析肌(ji)肉內脂肪浸潤狀態的差異表(biao)達基因； bulk轉錄組測序和代謝組學分析冷(leng)處理狀態下肌肉(rou)內脂肪浸潤(run)相關基因的差(cha)異(yi)表達和脂肪的差(cha)異(yi)積累。 樣本設置 10只通過甘油(you)注射(she)肌肉5天的脂肪浸(jin)潤(run)模型小鼠混樣的一個單細胞測序； 甘油注(zhu)射肌(ji)肉(rou)和NaCl注(zhu)射肌(ji)肉(rou)14天的代謝組測定和bulk轉錄組測序(xu)； 4℃處理3天的模型小鼠的代謝組測定和bulk轉錄組測序。 研究(jiu)結果 通過單細胞測序分析肌肉內脂肪浸潤的細胞圖譜以及不同細胞類別的marker基因。 針(zhen)對(dui)(dui)成纖(xian)維(wei)細胞/FAP進行(xing)重新分(fen)群(qun)，將細胞分(fen)為5個亞群(qun)，針(zhen)對(dui)(dui)每(mei)個亞群(qun)的(de)(de)(de)marker基因進行(xing)展示。通(tong)過擬時序分(fen)析(xi)顯示，增(zeng)殖(zhi)型的(de)(de)(de)FAP在(zai)細胞演化(hua)的(de)(de)(de)起始狀(zhuang)態(tai)，肌成纖(xian)維(wei)細胞和肌肉(rou)間隙的(de)(de)(de)成纖(xian)維(wei)細胞在(zai)細胞演化(hua)的(de)(de)(de)終(zhong)止狀(zhuang)態(tai)。 針(zhen)對髓系(xi)細(xi)(xi)胞的(de)marker基因表達(da)結果(guo)顯示(shi)，一(yi)系(xi)列脂肪(fang)合成（Fabp4）、脂肪(fang)代謝（Fasn, Acsl, Gpd1, Lpin1, Scd1）、脂肪(fang)分化調(diao)控因子（Cebpb, Cebpa, Pparg）等基因在多(duo)個(ge)髓系(xi)細(xi)(xi)胞的(de)亞群中均有表達(da)，說(shuo)明(ming)髓系(xi)細(xi)(xi)胞參與了肌肉內脂肪(fang)浸潤。 為進一步揭示肌肉內脂肪浸潤的脂肪代謝情況，對甘油注射14天和NaCl注射對照的小鼠肌肉進行代謝組學測定。在肌肉中鑒定到888種脂肪，其中503種脂肪在組間的積累有差異。 為揭示代謝物積累差異的機制，針對代謝組測定的相同組織進行bulk轉錄組測定。結果顯示一系列脂肪合成相關基因（Cebpa, Add1, Pparg, Lpl, Fabp4, Lep, Adipoq）在肌肉內脂肪浸潤組內表達上調。在肌肉內脂肪浸潤組內富集了extracellular matrix (ECM)， tin cell migration， cell adhesion等信號通路。 冷(leng)(leng)處理的(de)(de)(de)小鼠(shu)體重下降，脂(zhi)(zhi)肪(fang)組織(zhi)減少。作者對冷(leng)(leng)處理小鼠(shu)的(de)(de)(de)肌(ji)肉進行了代謝(xie)組和轉錄組的(de)(de)(de)測定(ding)。結果顯示98種脂(zhi)(zhi)肪(fang)呈現(xian)差異積累。肌(ji)肉分化的(de)(de)(de)基(ji)因(yin)(yin)表(biao)達上升(sheng)(sheng)；一系列脂(zhi)(zhi)肪(fang)相關(guan)基(ji)因(yin)(yin)，如(ru)棕色(se)脂(zhi)(zhi)肪(fang)marker基(ji)因(yin)(yin)，脂(zhi)(zhi)肪(fang)代謝(xie)基(ji)因(yin)(yin)等(deng)表(biao)達上升(sheng)(sheng)。冷(leng)(leng)處理誘導的(de)(de)(de)脂(zhi)(zhi)肪(fang)含量上升(sheng)(sheng)主要是(shi)由影響脂(zhi)(zhi)肪(fang)代謝(xie)基(ji)因(yin)(yin)決定(ding)的(de)(de)(de)。 結 論 髓系細胞參與肌肉(rou)內脂(zhi)(zhi)肪浸潤(run)；甘油(you)注射誘導(dao)的肌肉(rou)內脂(zhi)(zhi)肪浸潤(run)影響脂(zhi)(zhi)肪含量和(he)基因表達譜；短時間的冷(leng)處理調控脂(zhi)(zhi)肪代及其相關(guan)基因的表達。 然而，文(wen)章并沒(mei)有(you)把單(dan)細胞(bao)(bao)轉錄(lu)組(zu)(zu)的結果(guo)和(he)代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)的結果(guo)進行良好的整合(he)，沒(mei)有(you)從單(dan)細胞(bao)(bao)轉錄(lu)組(zu)(zu)的角度解(jie)析代(dai)(dai)謝(xie)物含量差(cha)異這個表型的機制。作者在設(she)置單(dan)細胞(bao)(bao)測序(xu)的樣本時，沒(mei)有(you)進行case和(he)control的設(she)置，因此(ci)無法(fa)針對(dui)差(cha)異基因進行分析，當然無法(fa)對(dui)單(dan)細胞(bao)(bao)水平的差(cha)異基因表達和(he)代(dai)(dai)謝(xie)物的差(cha)異積累進行聯合(he)分析。若(ruo)將代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)的結果(guo)作為表型數據(ju)(ju)，利(li)用單(dan)細胞(bao)(bao)轉錄(lu)組(zu)(zu)中脂肪代(dai)(dai)謝(xie)相(xiang)關的細胞(bao)(bao)類群中的差(cha)異表達基因對(dui)代(dai)(dai)謝(xie)組(zu)(zu)數據(ju)(ju)進行機制解(jie)析，相(xiang)信多組(zu)(zu)學整合(he)的方案會更加(jia)完美。
