《Nature | 多尺度拓扑分析在亚细胞空间转录组学中用于对细胞进行分类》

  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-06-22
  • 2024年6月19日,牛津大学的研究人员在Nature发表题为Multiscale topology classifies cells in subcellular spatial transcriptomics的文章。

    随着生物技术的快速发展,空间转录组学已经成为研究组织内基因表达模式的重要工具。然而,传统的空间转录组学方法面临着转录组深度、空间分辨率和样本大小之间的权衡。虽然图像分割技术在某些研究中发挥了重要作用,但受限于成像质量和组织异质性,其应用范围仍有所限制。

    该研究提出了一种多尺度的方法,旨在自动在亚细胞水平上分类细胞类型。该方法不仅利用了转录组信息,还结合了空间上下文,从而能够在目标转录组和全转录组空间平台上实现更精确的细胞分类和形态识别。研究以人类肾脏组织和小鼠免疫细胞为模型,展示了该方法的实际应用和优势。此外,研究还探索了如何利用这些细胞类型的空间关系,结合多参数持久同调性的拓扑管道,来识别特定疾病模型(如狼疮性肾炎小鼠模型)的特征。

    该研究的意义在于为空间转录组学领域提供了一种新的分析框架,该框架能够充分利用亚细胞水平的转录组信息和空间上下文,实现更准确的细胞类型识别和形态分析。这不仅有助于深入理解组织内基因表达的复杂性和动态性,还为疾病诊断和治疗提供了新的视角和方法。通过验证该框架在狼疮性肾炎小鼠模型中的应用效果,研究展示了其在实际应用中的潜力和价值。

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    • 2024年2月28日,美国德克萨斯大学MD安德森癌症中心的王凌华教授和Humam Kadara教授的合作团队在Nature在线发表了题为 An atlas of epithelial cell states and plasticity in lung adenocarcinoma的文章。 肺癌是全世界癌症死亡率最高的恶性肿瘤之一, 其中肺腺癌(Lung adenocarcinoma, LUAD)为最常见的组织学类型。虽然近年来早期检测手段的进步使得越来越多的肺腺癌患者能够得到早期诊断,但现有的治疗手段的预后效果仍不理想。另一方面,近年来针对肺癌,尤其是肺腺癌的前沿研究存在局限性,如样本数量有限,又如单细胞测序规模相对较小,导致可供分析的上皮细胞数量有限。这些现状突显了对早期肺腺癌进行系统性深入研究的紧迫性。深入理解早期肺腺癌发生发展背后的细胞机制对于寻找新的潜在治疗靶点和制定有效的早期干预策略至关重要。 该研究的主要成果是在早期肺腺癌组织和癌旁区域发现了一群携带KRAS致癌基因突变的,KRT8表达阳性的肺泡中间态细胞(KRT8+ alveolar intermediate cells,KACs)。通过和Jichao Chen教授合作,该团队在基因工程小鼠模型中对肺泡上皮细胞进行了谱系标记和追踪,并证实了KACs最终可转化为肺腺癌细胞。这项研究不仅为开发针对早期肺腺癌的检测和预防策略提供了新的启示,也为推动在最早阶段检测甚至阻断肺腺癌的发展开辟了新的研究方向,并且这项研究工作是迄今为止关于早期未经治疗干预的肺腺癌在上皮细胞规模和整合数据类型上最大和最全面的单细胞研究。
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    • 2023年9月25日,美国洛克菲勒大学的研究人员在Nature Biotechnology上发表了一篇题为Dissecting key regulators of transcriptome kinetics through scalable single-cell RNA profiling of pooled CRISPR screens的论文。该研究提出了一种组合索引方法-PerturbSci-Kinetics,用于捕捉单细胞水平上数百种遗传扰动中的整个转录组、新生转录组和单向导RNA(Single Guide RNA,sgRNA)的特性。 该研究通过分析针对各种生物过程的CRISPR筛选,展示了RNA合成、加工和降解、miRNA生物发生和线粒体mRNA加工过程中的基因表达调控,系统地解码了大规模RNA时间动态的全基因组调控网络。 本文内容转载自“ AI Energy”微信公众号。 原文链接: https://www.nature.com/articles/s41587-023-01948-9