当下,单细胞测序是研究最火的技术手段之一,尤其是在肿瘤学、系统发育学、再生医学和精准医疗方向,市场上已有大量关于这方面的研究思路供大家选择,但对于非医学方向领域的老师来说(如畜牧方向、植物研究领域等),相关研究思路总结则比较少。
在此,小欧基于PubMed网站,以关键词【single cell RNA seq】、【scRNA seq】、【snRNA seq】、【single nuclei RNA seq】和几个常见的畜牧相关的物种关键词(非模式动物物种)进行搜索,并下载查阅,整理获得共计50篇相关文章,如下所示:(完整目录和相关文献集索取可以扫描文章最下方二维码,联系小欧索取,也可以直接与区域销售联系索取)
经过梳理总结得知,目前畜牧方向的单细胞研究主要集中于以下6个研究方向:
案例1:scRNA-seq分析绵羊睾丸细胞图谱
影响因子:4.996
DOI:10.1096/fj.202001035RRR
研究目的:通过scRNA-seq获得睾丸细胞图谱,揭示精子发生和生精细胞发育中生殖细胞和体细胞之间复杂互作关系
样本纳入:湖羊,睾丸(1cm3),n=1
研究内容:
细胞图谱分析:对1只湖羊睾丸样本做scRNA-seq,得到有效细胞数目11,772个(测序数据量~200Gb),平均每个细胞检出2127个基因。利用人蛋白图谱数据集比对,共得到8种细胞类型,包含3种体细胞(白细胞、支持细胞和睾丸间质细胞)和5种雄性生殖细胞(早期初级精母细胞、晚期初级精母细胞、圆形精子细胞、细长精子细胞、精子);
细胞类型功能分析:基于GO和KEGG分析,结果表明支持细胞marker基因主要参与核糖体及核糖体绑定功能;早期生殖细胞主要参与RNA剪接和核糖核蛋白复合物、细胞周期等;晚期生殖细胞主要参与纤毛和基因加工;细长精子细胞和精子主要参与有性生殖、精子细胞发育、精子细胞分化、精子发生和雄性配子以及微管的运动和能量代谢过程;
精子生成轨迹分析:对5种生殖细胞拟时序分析,重塑了由早期生殖细胞到精子的发育路径,并对精子生成相关基因EZH2、SOX18、SYCP2和PCNA在生殖细胞中的表达做了免疫组化验证。
影响因子:4.366
DOI:10.3390/cells9041045
研究目的:肌肉祖细胞可以分化为肌肉细胞和非肌肉细胞(如脂肪细胞),骨骼肌的正常功能与肌肉生成和异位脂质沉积抑制有关,本文主要分析了不同品系猪的肌肉发育过程中成肌和成脂细胞的动态平衡变化,探究其骨骼肌发育差异
样本纳入:莱芜猪(L-肥胖型),约克夏猪(Y-瘦肉型),n=3
研究内容:
体外功能研究:体外分离2个品种的Adi(成脂细胞)和Myo(成肌细胞),分别在诱导和不诱导的条件下分析其成脂和成肌功能,结果发现约克夏猪(Y)成肌功能较高,但脂肪生成抑制不明显;
体内机制分析I,scRNA-seq:选择2个品系猪的背最长肌,每个品种设置3个重复进行scRNA-seq。L型和Y型分别获得3661个和4257个细胞,平均每个细胞分别检测1166个和1312个基因,共得到6种细胞类型(成纤维细胞、肌源细胞、PDGFRβ+细胞、造血细胞、星形胶质细胞、内皮细胞)。组间差异分析发现,Y型相对于L型含有较高的成肌细胞占比(66.8%/52.7%)以及较低的成纤维细胞占比(33.12%/42.97%)。通过细胞亚群分析得到5个成肌细胞亚群,其中Y型主要为cluster 1,L型则为cluster2-5。结合拟时序分析和功能分析表明,瘦肉Y型的成肌细胞主要为肌源祖细胞类型,肥胖L型则主要为其他分化成熟的细胞类型(如卫星干细胞、卫星细胞、成肌细胞或者肌肉细胞),即较高比例的肌源细胞和较强的成肌分化能力是Y型成肌功能更强的主要原因。
体内机制研究II,蛋白组:为进一步探讨肌源细胞在品种间的差异,作者通过流式细胞术分选出Y型和L型的肌源细胞,进行TMT-6标检测。结果共检测6199个蛋白,其中差异蛋白(DEPs)181个,功能分析发现这些DEPs主要参与肌肉发育和再生,细胞增殖、分化和脂质形成抑制及离子转运等;
功能验证:最后作者选择了与离子稳态相关的6个DEPs做qPCR和蛋白验证,并结合实验表明胞内低浓度Ca2+有利于肌原细胞保持强大的分化能力。
案例3:scRNA-seq分析胚胎期性腺的性别分化和发育机制
影响因子:8.109
DOI:10.1016/j.celrep.2020.03.055
研究目的:分析不同性别的鸡性腺发育机制共同点和不同点,及其与模式物种小鼠相比性腺发育的差异
样本纳入:鸡胚性腺发育的4个阶段,即性别分化前(E4.5)、中(E6.5)、后(E8.5和E10.5)雌性和雄性左侧性腺;n=1(3个pool为1个)
研究内容:
使用小鼠性腺(发育中心-体腔上皮)做绿色荧光标记实验,卵内电穿孔到性别分化前的鸡胚中,利用荧光蛋白追踪、原位杂交技术发现鸡体内的支持细胞谱系并非同样来源于体腔上皮,而是其他细胞谱系。相反,鸡中的体腔上皮主要产生非甾体类间质细胞群;
scRNA-seq分析鸡支持细胞谱系:选择E4.5(含雌性和雄性)特有的6种性腺内细胞(免疫荧光验证挑选),发现了一个仅存在于E4.5d且在两性中均有,与髓细胞共定位分布的PAX2+/DMRT1+/OSR1+/WNT4+祖细胞。
PAX2可以作为鸡性别分化的早期标记:选用E4.5-E6.5做支持细胞谱系祖细胞和皮质细胞免疫荧光检测,表明PAX 2+细胞可能是未分化的间充质祖细胞,也可能是肾单位去分化的细胞;
结论:本文详细描述了鸡性腺(卵巢和睾丸)的细胞发育谱系,并分析鸡同其他脊椎动物性腺在性别分化的差异。
以上3个案例分别选择了畜牧中常见的3个物种(绵羊、猪和鸡)的3个不同研究方向给大家做了简单分析,那最后我们针对单细胞测序在畜牧中研究现状进行小结(见下图所示)。
1、 专业的团队:单细胞研发及分析团队11人,人均生信行业经验3年以上,单细胞分析经验1年以上。团队紧跟单细胞前沿及新技术,持续对流程进行优化升级。
2、团队分析经验丰富:对外的单细胞分析讲座培训及讲解达上百场次。
3、 基于单细胞的多组学整合分析:及时跟进并研发完成单细胞转录组、单细胞ATAC、单细胞VDJ及常规转录组联合分析。结合单细胞层面多组学数据,提高细胞分型及鉴定的分辨率。
4、 售后:核心售后团队4人,有丰富(逾千次)的单细胞后续分析经验,客户可直接和分析人员对接,便于分析人员了解客户分析需求,结合客户单细胞项目的生物学背景及个性化需求,提供定制化分析内容,高效的进行沟通反馈及分析交付。
5、 过硬的报告交付质量:数据结果准确,提供交互式网页报告,结构清晰可读性强,报告结果图片可直接用于文章发表。
[2] Qiu Kai,Xu Doudou,Wang Liqi et al. Association Analysis of Single-Cell RNA Sequencing and Proteomics Reveals a Vital Role of Ca Signaling in the Determination of Skeletal Muscle Development Potential.[J] .Cells, 2020, 9: undefined.
[3] Estermann Martin Andres,Williams Sarah,Hirst Claire Elizabeth et al. Insights into Gonadal Sex Differentiation Provided by Single-Cell Transcriptomics in the Chicken Embryo.[J] .Cell Rep, 2020, 31: 107491.