scRNA-seq+ST又“画”了个图谱!Cell发布单细胞分辨率下人体肠道发育的时空图谱

2021-01-12 362文献解读

单细胞转录组(scRNA-seq)结合空间转录组(ST)技术已绘制了多个组织/器官图谱(空间转录组都绘制了哪些图谱?)。近日,来自英国的科学家利用scRNA-seq+ST表征随时间变化的肠道形态发生,绘制出单细胞分辨率下人类肠道发育的时空图谱。相关研究成果已于《Cell》在线发表。

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研究背景

肠道是人体最大的屏障器官,与肠道微生物群共生,协调营养需求和免疫。多种相关的细胞类型构成了成熟的肠道及其独特的形态,但其发育的分子基础尚不清楚。雏鸡模型和小鼠等物种的研究表明肠道发育过程需要细胞间的协调并且物种间存在特异性差异,因此直接研究人类肠道组织是必要的。

同时,肠道是出生时免疫细胞初生的场所,肠道免疫细胞的本源性缺陷与疾病有关。人类肠道发育的分子基础可为先天性或出生后早期肠道疾病发病机制研究提供参考。

人类肠道发育的单细胞时空图谱

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研究人员结合scRNA-seq和ST绘制了人类肠道形态发生的跨时间、跨位置和跨细胞区间的图谱。此项研究:

  1. 共鉴定了101种细胞状态,包括上皮和间充质祖细胞群以及与关键形态发生的程序;
  2. 描述了隐窝-绒毛轴形成的原理,神经、血管、间充质的形态发生以及发育中肠道的免疫群体。
  3. 还确定了正在发育的成纤维细胞和肌成纤维细胞亚型的分化层次,并描述了这些亚型的多种功能,包括血管微环境细胞;精确定位Peyer斑和肠道相关淋巴组织(GALT)的起源,并描述特定位置的免疫程序。
  4. 利用这一资源,研究人员提出形态发生素梯度的无偏倚分析,这一梯度能够指导细胞分化的连续波并定义与罕见发育性肠道疾病相关的细胞和位置。
  5. 开发了一个公开的胎儿肠道发育的时空分析资源:STAR-FINDer。

研究数据

本研究使用的原始数据和处理后的数据的已存放在GEO,可以公开下载,数据编号分别为:GSE158328(ST)和GSE158702(scRNA-seq)。

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STAR-FINDer(https://simmonslab.shinyapps.io/ FetalAtlasDataPortal)是一个数据门户,用于探索出生后8~23周的人类胎儿肠发育图谱的scRNA-Seq和ST数据。该数据集捕获发育中的肠道全层组织定义的101种细胞状态/类型,包括上皮细胞、间充质细胞、免疫细胞、神经细胞、内皮细胞、周细胞、肌成纤维细胞和间充质细胞;可进行单细胞基因表达、空间转录组、基因调控网络等可视化在线分析。

参考文献
Fawkner-Corbett D, Antanaviciute A, Parikh K, et al. Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolution[J]. Cell, 2020.
图片来源于Cell官网、STAR-FINDer官网和参考文献,如有侵权请联系删除。

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