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　　1、是什么&為什么

　　顧名思義，單細(xì)胞測(cè)序就是針對(duì)單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測(cè)序。單細(xì)胞測(cè)序的主要?jiǎng)恿?lái)源于對(duì)組織內(nèi)部異質(zhì)性的探求。單細(xì)胞測(cè)序告訴我們，即便是看似均一的組織內(nèi)部，仍然存在著大量不同的細(xì)胞亞型。可以說(shuō)，單細(xì)胞測(cè)序的發(fā)展，使得各類研究都開(kāi)始關(guān)注內(nèi)部的異質(zhì)性，開(kāi)始在更為精細(xì)的層面進(jìn)行研究。單細(xì)胞測(cè)序也因此廣泛應(yīng)用于癌癥、干細(xì)胞、發(fā)育生物學(xué)、免疫學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)、植物學(xué)等研究領(lǐng)域，并取得了諸多成果。

　　2、單細(xì)胞測(cè)序目前有哪些應(yīng)用

　　2.1 大規(guī)模細(xì)胞圖譜的構(gòu)建

　　特定組織裂解后通過(guò)單細(xì)胞測(cè)序獲得單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，并基于每個(gè)細(xì)胞基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)胞類型聚類，分析研究復(fù)雜器官中不同細(xì)胞亞型的功能，了解細(xì)胞間的差異以及各種細(xì)胞群體間的協(xié)作關(guān)系。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)中心郭國(guó)驥團(tuán)隊(duì)致力于單細(xì)胞測(cè)序領(lǐng)域的相關(guān)研究，自主研發(fā)了Microwell-seq高通量單細(xì)胞分析平臺(tái)，并于2018年在Cell發(fā)表了首個(gè)小鼠細(xì)胞圖譜。

　　在此基礎(chǔ)之上，2020年3月25日，郭國(guó)驥團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)附屬醫(yī)院張丹團(tuán)隊(duì)、王偉林團(tuán)隊(duì)、陳江華團(tuán)隊(duì)、梁廷波團(tuán)隊(duì)和黃河團(tuán)隊(duì)等緊密合作在Nature雜志上發(fā)表文章Construction of a Human Cell Landscape at Single-cell Level報(bào)道首個(gè)人類細(xì)胞圖譜。研究對(duì)60種人體組織樣品和7種細(xì)胞培養(yǎng)樣品進(jìn)行了Microwell-seq高通量單細(xì)胞測(cè)序分析，系統(tǒng)性地繪制了跨越胚胎和成年兩個(gè)時(shí)期，涵蓋八大系統(tǒng)的人類細(xì)胞圖譜。

　　2.2 稀有細(xì)胞類型鑒定

　　在單細(xì)胞類型聚類基礎(chǔ)上，依照已知細(xì)胞類型標(biāo)志基因表達(dá)情況和新基因表達(dá)情況，進(jìn)一步細(xì)分細(xì)胞類型并發(fā)現(xiàn)新的細(xì)胞亞群，分析各個(gè)小亞群細(xì)胞差異，小亞群細(xì)胞和稀有細(xì)胞類型在生物學(xué)過(guò)程參與的功能。

　　2.3 癌癥研究

　　癌癥的研究目前已經(jīng)跨過(guò)了單純研究腫瘤細(xì)胞異質(zhì)性的階段，越來(lái)越多的研究著眼于腫瘤微環(huán)境、耐藥性和腫瘤干細(xì)胞分化。Chung等使用HiSeq 2500對(duì)515個(gè)乳腺癌腫瘤進(jìn)行了scRNA-Seq。研究數(shù)據(jù)表明，各個(gè)乳腺癌腫瘤微環(huán)境中包含的細(xì)胞都具有獨(dú)特的基因表達(dá)模式，腫瘤亞型由腫瘤微環(huán)境內(nèi)的腫瘤細(xì)胞和與免疫細(xì)胞共同決定。2019年，10x Genomics公司推出了空間組學(xué)技術(shù)，也正在成為癌癥領(lǐng)域有力的研究工具

　　2.4 神經(jīng)系統(tǒng)研究

　　單細(xì)胞研究使得神經(jīng)科學(xué)家能夠更好的了解正常功能和疾病狀態(tài)背后的細(xì)胞和分子機(jī)制。真實(shí)分辨率下，全面揭示神經(jīng)系統(tǒng)的復(fù)雜性、揭示神經(jīng)細(xì)胞功能和疾病狀態(tài)的分子見(jiàn)解、加深對(duì)神經(jīng)細(xì)胞識(shí)別的理解、探索神經(jīng)基因組的多樣性。中科院王曉群團(tuán)隊(duì)首次針對(duì)人類前額葉皮層(PFC)發(fā)育過(guò)程中前額葉形成中的細(xì)胞與分子機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究團(tuán)隊(duì)借助RNA測(cè)序分析了超過(guò)2300個(gè)單細(xì)胞，這些單細(xì)胞來(lái)源于8-26孕周、尚處于發(fā)育階段的人類前額皮質(zhì)。確認(rèn)了在動(dòng)態(tài)發(fā)育的人類胚胎前額葉皮層中，主要由神經(jīng)干細(xì)胞、興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元、星型膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等六大類細(xì)胞組成，并進(jìn)一步把這六大類細(xì)胞精確地劃分為35個(gè)獨(dú)立的細(xì)胞亞型。

　　2.5 免疫學(xué)研究

　　免疫學(xué)的應(yīng)用熱點(diǎn)是免疫圖譜和免疫細(xì)胞分化。免疫系統(tǒng)由大量在宿主免疫系統(tǒng)發(fā)揮獨(dú)特作用的特定細(xì)胞類型組成。單細(xì)胞測(cè)序超越了FACS的方法，不受特定分子標(biāo)記的限制，并且可識(shí)別T細(xì)胞和B細(xì)胞中特定基因表達(dá)模式和剪接變異。

　　2018年的一項(xiàng)研究中，作者研究了乳腺癌微環(huán)境中大部分免疫細(xì)胞類型，包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞。獲得了一份乳腺癌微環(huán)境中多種免疫表型的單細(xì)胞圖譜，發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞組成個(gè)體差異性大，反映了適應(yīng)性和先天免疫系統(tǒng)在免疫細(xì)胞上的多樣性，以及與周圍組織相關(guān)的巨大變化。

　　結(jié)語(yǔ)：

　　相信大家看了這幾個(gè)案例，應(yīng)該對(duì)單細(xì)胞領(lǐng)域有了初步的了解，在后續(xù)的文章中，我們會(huì)為大家持續(xù)分享一些具體的案例應(yīng)用，讓大家對(duì)單細(xì)胞測(cè)序有更深一步的認(rèn)識(shí)，也歡迎大家在底部留言和討論