肌肉組織主要由肌細胞構成,根據形態結構和功能可分為骨骼肌細胞、平滑肌細胞和心肌細胞。肌細胞外形細長,又被稱為肌纖維。心肌細胞為短柱狀,一般只有一個細胞核,而骨骼肌則是一種複雜的異質組織,由多核肌纖維、免疫細胞、內皮細胞、肌肉乾細胞(衛星細胞)、非肌源性間充質祖細胞(如纖維-脂肪源祖細胞)和其他單核細胞組成。
單細胞測序技術的出現為包括肌肉乾細胞在內的稀有細胞在其生態位環境中進行完整的轉錄組和表觀基因組等研究提供了前所未有的機會。本文對部分將單細胞測序技術應用於多核骨骼肌細胞轉錄多樣性、成肌細胞分化的異質性、病原刺激或損傷修復後肌細胞/肌肉乾細胞微環境研究等相關文獻進行導讀,希望為大家的單細胞相關研究帶來啟發。
Vol.1
單細胞核測序(snRNA-seq)確定了多核骨骼肌纖維的轉錄異質性
研究目的:利用單核RNA測序(snRNA- seq)來確定多核骨骼肌內轉錄多樣性的程度;
樣本資訊:小鼠骨骼肌細胞(野生型小鼠5個月的脛骨前肌);
測序策略:10x平臺,單細胞核測序(snRNA-seq);
捕獲細胞數:8331個細胞核;
結論:產後發育和衰老的肌肉中存在著不同的肌核群,肌纖維內的肌核具有調節肌肉生物學的不同轉錄特徵。
Vol.2
單細胞核測序(snRNA-seq)揭示了人成肌細胞分化命運的異質性
研究目的:利用單核RNA測序探索人骨骼肌前體成肌細胞分化的異質性;
樣本資訊:多核肌管細胞和單核細胞(由人成肌細胞Hu5/KD3培養分化而成);
測序策略:Fluidigm C1平臺,單細胞核測序(snRNA-seq);
捕獲細胞數:133個細胞核;
結論:未融合的單核細胞表現出異質性,處於明顯的間充質狀態,同時參與骨骼肌分化的miRNAs的初級轉錄本是表達差異最大的lncRNAs。
Vol.3
單核轉錄組學研究揭示了多核骨骼肌細胞的功能區段化
研究目的:透過單核RNA測序研究未受損和再生肌肉的核異質性和轉錄動力學;
樣本資訊:小鼠脛前肌細胞(未損傷/再生/Mdx營養不良);
測序策略:CEL-Seq2平臺,單細胞核測序(snRNA-seq);
捕獲細胞數:6137 個細胞核;
結論:肌纖維存在不同的核隔間,營養不良小鼠的肌肉中表達修復特徵的細胞核群豐富,且與壞死纖維相關。
Vol.4
透過單核RNA測序(snRNA- seq)識別FSHD2肌管細胞核的不同群體型別
研究目的:透過單核RNA測序探索DUX4和其他FSHD誘導基因的內源表達模式;
樣本資訊:人源成肌細胞(健康型和FSHD2患者四頭肌和脛骨活檢成肌細胞);
測序策略:Fluidigm C1 平臺,單細胞測序和單細胞核測序
捕獲細胞數:101個單細胞+215個細胞核;
結論:FSHD2患者肌管細胞核中存在由DUX4及FDSH誘導的基因的不同表達,並由此帶來異質性和疾病特異性轉錄組變化。
Vol.5
健康和病變心臟的單細胞測序揭示細胞骨架相關蛋白可作為成纖維細胞活化的新調節因子
研究目的:利用單細胞RNA測序識別健康和病變心臟細胞亞群特異性和新型細胞型別特異性標記;
樣本資訊:小鼠心肌細胞(健康/缺血再灌注手術);
測序策略:SORT-Seq平臺,單細胞測序(scRNA-seq)
捕獲細胞數:426個單細胞;
結論:心臟損傷會產生已知細胞型別的新亞群,CKAP4參與了肌成纖維細胞的活化,可作為啟用成纖維細胞的新標記並在缺血性心臟病患者的心臟樣本中得到驗證。
Vol.6
小鼠成纖維細胞的單細胞分析確定了調節心肌細胞成熟的新生兒到成熟個體的轉換過程
研究目的:利用單細胞RNA測序探索微環境對心肌細胞成熟的影響,構建心肌細胞相互作用組和調節訊號網路;
樣本資訊:小鼠心臟組織(出生後1/4/7/14/56天);
測序策略:ICELL8 platform平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:2497個單細胞;
結論:心肌成纖維細胞是促進心肌細胞成熟的微環境中的關鍵成分,成纖維細胞亞型從新生兒到成熟個體的轉換過程推動了心肌細胞的成熟。
Vol.7
單細胞分析揭示成纖維細胞的異質性以及成纖維細胞和壁細胞的鑑定和區分標準
研究目的:利用單細胞RNA測序(scRNA- seq)探索成纖維細胞異質性及單細胞轉錄圖譜;
樣本資訊:小鼠四個不同組織的肌肉細胞(心臟,骨骼肌,腸和膀胱);
測序策略:Smart Seq2平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:6158個單細胞;
結論:小鼠成纖維細胞透過胞外基質成分表達的差異在器官間和器官內表現出明顯的異質性,且與血管壁細胞存在不同的基因表達特徵。
Vol.8
肌肉乾細胞層級結構的單細胞分析鑑定了參與骨骼肌再生的異型通訊訊號
研究目的:利用單細胞RNA測序構建肌原性連續體和參與肌肉修復的多細胞通訊網路;
樣本資訊:小鼠四個再生脛骨前肌肉組織細胞(4-7個月的健康小鼠,無損傷及注射及肉毒素處理的第2、5、7天分別取樣);
測序策略:10x平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:34438個單細胞;
結論:小鼠肌肉乾細胞/祖細胞在細胞修復過程中可形成具有特定階段調控程式的層級結構,多種Syndecan蛋白與旁分泌通訊因子透過互作調節祖細胞的增殖與分化。
Vol.9
膿毒症後骨骼肌和脂肪組織微環境的單細胞構造解析
研究目的:利用單細胞RNA-seq分析實驗性膿毒症誘導後小鼠肌肉和脂肪單細胞解析度的轉錄變化;
樣本資訊:小鼠骨骼肌細胞和內臟白色脂肪組織細胞(健康型/膿毒症誘導);
測序策略:10x平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:4019個單細胞;
結論:急性嚴重感染可引起小鼠骨骼肌細胞和脂肪組織的多個組織駐留細胞群發生廣泛變化,且感染1個月後細胞微環境仍存在持續改變。
Vol.10
單細胞RNA測序和脂質組學揭示骨骼肌脂肪浸潤的細胞和脂質動力學
研究目的:利用單細胞RNA-seq解析骨骼肌脂肪浸潤過程中的細胞來源、脂質組和轉錄組的變化;
樣本資訊:小鼠脛骨前外側肌肉組織細胞(50%甘油注射);
測序策略:10x平臺scRNA-seq+ Illumina HiSeq XTen 平臺RNA-seq;
捕獲細胞數:7000個單細胞;
結論:一個髓系來源的細胞亞群可能參與了小鼠肌內脂肪浸潤,甘油誘導的肌內脂肪浸潤改變了脂質組成和基因表達譜,短期的寒冷暴露可能會在脂肪浸潤的肌肉中調節脂質代謝及其相關訊號通路。
Vol.11
分化揭示了小鼠骨骼肌細胞衰老的潛在特徵及其形成的能量障礙
研究目的:利用單細胞RNA-seq識別不同年齡小鼠肌肉祖細胞的分化狀態,並檢測細胞隨年齡變化的轉錄特徵;
樣本資訊:不同年齡的小鼠單核骨骼肌細胞(3月齡/20月齡);
測序策略:10x平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:6916個單細胞;
結論:小鼠衰老的骨骼肌幹細胞與年輕的骨骼肌幹細胞分化軌跡相同,體外老化的肌原細胞在決定其分化命運時出現分化停滯。
Vol.12
單細胞RNA測序探索麵肩胛肱型肌營養不良症的病因和發展
研究目的:利用單細胞RNA – seq識別單個細胞中的FSHD轉錄組並闡明導致FSHD發展的級聯事件;
樣本資訊:人肌肉活檢組織(FSHD1患者2例/ FSHD2患者2例/健康對照2例);
測序策略:10x平臺,單細胞測序(scRNA-seq)
捕獲細胞數:7047個單細胞;
結論:所有FSHD1患者原代培養的肌肉細胞存在一小部分FSHD特異性細胞群,細胞中存在與DUX4去抑制相關的新基因型別。
Vol.13
人骨骼肌單細胞轉錄圖譜
研究目的:利用單細胞RNA測序解析人骨骼肌細胞型別及其轉錄特徵;
樣本資訊:人股外側肌骨骼肌組織(4個來源於單次肌肉活檢的樣本);小鼠股四頭肌和橫膈膜組織(5頭小鼠混樣);
測序策略:10x平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:3479個人單細胞+4000個小鼠單細胞;
結論:鑑定了包括兩種成纖維祖細胞(FAP)亞型的11 種人類骨骼肌單核細胞型別,並透過分析公共轉錄組資料揭示了與年齡、性別、急性運動和訓練相關的特定單核細胞型別分佈的顯著變化。
Vol.14
小鼠短趾屈肌纖維的單細胞RNA測序分析
研究目的:利用單細胞RNA測序驗證大顆粒FACS能否應用於小鼠短趾屈肌纖維的單細胞分選,將全細胞單細胞資料與單核資料進行比較,並定義這種重要的肌肉模型;
樣本資訊:成年小鼠(>3個月)骨骼肌纖維;
測序策略:COPAS SELECT Flow Pilot平臺,單細胞測序(scRNA-seq);
捕獲細胞數:763個單細胞;
結論:透過對171個小鼠肌纖維全細胞進行單細胞RNA測序鑑定了三個骨骼肌纖維簇, 與骨骼核轉錄組資料集的比較證明了其轉錄本丰度的多樣性。