【1】Nat Med：單細胞測序揭示胃癌患者差異化結局的原因

doi：10.1038/s41591-020-1125-8

近日，一項刊登在國際雜誌Nature Medicine上的研究報告中，來自德克薩斯大學MD安德森癌症中心的研究人員對來自腹膜癌（一種特定形式的轉移性胃癌）患者的45，000多個細胞進行了分析，確定了廣泛的細胞異質性，並確定了與患者生存相關的兩種不同亞型。

文章中，研究人員開發並驗證了一種基因表達特徵，該特徵能夠比其他臨床特徵更好地預測患者的生存。如果在前瞻性研究中得到驗證，則該工具可能有助於對胃癌患者進行分層並指導他們採取更有效的治療策略。

研究者Linghua Wang博士表示，為了更好地治療癌症患者，我們首先必須瞭解腹膜腔內轉移細胞的數量。這是迄今為止對這些細胞進行的最詳細的分析。這就是單細胞分析的力量-我們能夠檢視每個單細胞並獲得整體的宏觀圖譜。

【2】Cell Rep：單細胞測序預測化療的有效性

doi：10.1016/j.celrep.2020.108077

在最近一項研究中，來自密歇根大學的Jun Hee Lee博士課題組使用一種單細胞RNA測序的技術，首次展示了單個癌細胞群中的各個細胞對化學療法引起的DNA損傷的基因表達差異。他們發現，這些反應可以被分為三類：激控制細胞死亡，細胞分裂或應激反應。相關結果發表在最近的Cell Reports雜誌上。

“不同命運的細胞實際上具有完全不同的基因啟用圖譜，而這些不同的'轉錄組學格局'決定了化療對DNA造成損傷後細胞的命運。”該研究分析了來自三種結腸癌細胞系的10，000多個細胞。這些細胞首先接受化學藥物治氟尿嘧啶的處理，之後對其基因表達圖譜進行了分別分析。“以前我們認為，DNA損傷會導致相當均勻的轉錄反應，而我們的發現表明，不同的DNA損傷反應基因伴隨著不同的細胞命運走向。如果我們瞭解到某些亞群具有特定特徵的細胞能夠在其他細胞死亡時存活下來，那麼科學家們可能會尋找專門針對這些細胞的治療方法”。

【3】NEJM：單細胞測序揭示線粒體疾病發生機制

doi：10.1056/NEJMoa2001265

在最近一項研究中，馬薩諸塞州總醫院（MGH）的人員在發現了有關一類線粒體疾病的新致病機制。線粒體疾病是一種遺傳性疾病，會干擾體內能量的產生，目前尚無法治癒。該發現發表在New England Journal of Medicine雜誌上。線粒體DNA（mtDNA）的遺傳突變通常導致中風以及腦功能障礙等疾病的發生，受影響的患者細胞包含突變和非突變的mtDNA的混合物，突變mtDNA的比例在患者之間以及患者體內的組織之間有所不同。同樣，症狀從輕度到嚴重不等，取決於受影響的細胞型別與比例。

“人們普遍認為，突變異質性的比例決定了組織是否會表現出疾病。為了更好地瞭解其中的動力學機制，我們採用了具有單細胞解析度的全新基因組學技術”， MGH分子生物學系的研究人員Vamsi K. Mootha博士說。研究人員檢查了來自9名患者的不同血細胞型別內的mtDNA，“據我們所知，這是首次對每名患者體內成千上萬個不同型別的單個細胞中致病線粒體DNA突變的百分比進行的量化研究。”主要作者Melgh A. Walker博士說道。

【4】Nature：中國科學家使用單細胞測序來揭示人類胚胎植入的秘密

doi：10.1038/s41586-019-1500-0

中國多家機構的一個研究團隊利用單細胞測序技術，對植入子宮的人類胚胎進行了更多的研究。在這項發表於Nature雜誌上的論文中，該小組描述了從植入前、植入中和植入後對數千個人類胚胎細胞進行測序的過程，以及他們從中學到的新知識。精子使卵子受精後不久，卵子就會附著在子宮內膜上。這使得胚胎能夠從母體獲得氧氣和營養。在這項新的研究中，研究人員從細胞的角度觀察了在人類繁殖的這一關鍵時期發生了什麼。

為了進一步瞭解植入過程中發生了什麼，研究人員讓65個人類卵子受精，並讓它們在體外培養系統中生長。這使得他們能夠在植入前、植入中和植入後研究成千上萬的細胞。研究人員在植入前(受精後6天)對大約2000個胚胎細胞進行了一種名為scTrio-seq的單細胞測序，從而開始了他們的研究。接下來，他們在植入後對另外9000個細胞進行了類似的測序。然後他們對3200個不同原始譜系的細胞進行了比較。

【5】Genome Med：單細胞RNA測序技術或能揭示胰腺腫瘤中單個細胞的特性 有望幫助開發個體化胰腺癌療法

doi：10.1186/s13073-020-00776-9

近日，一篇發表在國際雜誌Genome Medicine上的研究報告中，來自美國翻譯基因組學研究院等機構的科學家們透過研究詳細描述了組成胰腺癌微環境的單個細胞的特性，這或許有望幫助開發新型療法來治療這種侵襲性且難以治療的癌症型別。

文章中，研究人員利用一種名為單細胞測序的技術來對胰腺腫瘤中的細胞進行分析，最終研究者在胰腺腫瘤間質中識別出了多種細胞，這種間質是圍繞在腫瘤周圍能幫助其躲避宿主機體免疫系統攻擊的特殊物質。此前研究人員利用單細胞轉錄組學技術來研究胰腺導管腺癌中原發性腫瘤組織的細胞組成，而本文研究中，研究人員則利用該技術對來自原發性腫瘤位點和轉移性組織的活組織的單一細胞進行分析。

【6】Genome Biol：單細胞RNA測序可定量檢測藥物對胰島細胞的效果

doi：10.1186/s13059-020-02006-2

胰腺是產生消化酶以及調節血糖水平的激素的器官。胰島專門負責激素的分泌，其中有β細胞和α細胞，β細胞會產生降低血液中葡萄糖水平所需的激素——胰島素，而α細胞會產生負責升高血液中葡萄糖水平的激素——胰高血糖素。1型糖尿病是因人體的免疫系統錯誤地攻擊並破壞了胰腺的β細胞。再生醫學手段希望透過恢復體內β細胞的數量與質量，從而最終取代目前的胰島素替代療法。此外，β細胞功能的障礙也會導致II型糖尿病的發生。因此，對不同胰島細胞型別的更深入瞭解有助於對兩種形式的糖尿病更好的理解以及療法的開發。

在此前的研究中，來自CeMM的Christoph Bock和Stefan Kubicek小組的研究人員發表了第一個來自人原代胰島細胞的單細胞轉錄組。自那以來，技術的進步使其能夠應用於所有單細胞轉錄組圖譜的生成。儘管取得了這些進步，單細胞方法在技術上仍然具有挑戰性，其中至關重要的是確保所得單細胞轉錄組的質量和純度。CeMM研究人員在他們自己的資料集以及其他已發表的單細胞研究中，在非內分泌細胞型別中發現了意想不到的激素高表達現象。他們希望瞭解這是否是RNA分子汙染的結果。大多陣列織的單細胞RNA-seq資料中似乎都存在這種汙染，但在胰島中最為明顯。例如，胰島內分泌細胞專門用於產生單一激素，與典型的“持家”基因相比，β細胞中的胰島素和α細胞中的胰高血糖素的表達水平缸蓋更高。基於此觀察，他們的目標是開發，驗證和應用一種方法來透過實驗確定並透過計算消除潛在的汙染。

【7】Nature：科學家透過單細胞測序繪製首個人胚胎造血和免疫系統發育圖譜

doi：10.1038/s41586-019-1652-y

2019年10月10日，來自英國Newcastle University和Wellcome Sanger Institute等機構的科學家在Nature上以長文形式發表了題為“Decoding human fetal liver haematopoiesis”的研究，首次報道了由胎肝驅動的人胚胎造血和免疫系統發育過程的單細胞圖譜。在該項研究中，作者首先製備了受孕後4周至17周的人胚胎肝臟、卵黃囊、腎臟和面板組織單細胞懸液，隨後利用流式細胞術和單細胞測序技術對其進行了轉錄組基因表達定量分析，從而構建了完整的人胚胎造血和免疫系統發育圖譜。

基於這一單細胞圖譜資料集，作者主要利用了基於力導向圖演算法的資料降維方法，以高維度基因表達譜為依據，推測了造血和免疫細胞的發育路徑。這一路徑推測分析給出了三個符合已知研究結果的由造血幹細胞生髮的血液系統細胞主要發育過程，包括紅系細胞—巨核細胞—肥大細胞系、B/T淋巴細胞系及髓系細胞系。上述分析以極高的時空解析度揭示了人胚胎髮育過程中完整的血液、免疫系統動態變化過程，在契合現存大體知識框架的前提下為這一複雜生物學現象補充了豐富的細節。

【8】Cell：科學家發表關於單細胞測序刻畫肝癌免疫微環境動態特徵的研究成果

doi：10.1016/j.cell.2019.10.003

來自北京大學生命科學學院、北京未來基因診斷高精尖創新中心（ICG）、生物醫學前沿創新中心（BIOPIC）張澤民課題組、首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院彭吉潤課題組以及德國藥企勃林格殷格翰（Boehringer Ingelheim）公司腫瘤免疫與免疫調節部門多位科學家，在國際期刊Cell上發表了題為Landscape and Dynamics of Single Immune Cells in Hepatocellular Carcinoma（單細胞測序刻畫肝癌免疫圖譜與動態變化的研究）的研究論文，結合10x Genomics和SMART-seq2單細胞RNA測序技術，對肝癌患者多個組織的免疫細胞做出了系統性的刻畫，分析了免疫細胞動態遷移和狀態轉化的特徵，描繪了腫瘤浸潤免疫細胞跨組織的動態過程，探索了它們在肝癌治療上的潛在價值。

肝細胞癌是世界範圍內死亡率排名第三的癌症，其中中國的肝癌發病率居世界之首。免疫逃逸被認為是癌症發展的標誌之一，目前研究表明，腫瘤存在多種免疫逃逸機制，提出了研究腫瘤微環境中不同免疫細胞狀態的重要性。而不同型別的單細胞測序技術則是研究不同型別免疫細胞的狀態和動態的有力手段。研究者表示，癌症免疫療法是近年新興的治療方法，逐漸成為癌症治療領域的新趨勢，被認為是能夠徹底治癒惡性腫瘤的希望所在。北京大學很高興能與北京世紀壇醫院和勃林格殷格翰三方一起合作，共同研究肝癌微環境中不同免疫細胞的狀態，在單細胞水平上描繪肝癌免疫微環境的動態特徵，為更多的肝癌患者帶來希望。”

【9】Science：大量腎臟單細胞的RNA測序分析闡明慢性腎臟疾病的發病根源

doi：10.1126/science.aar2131

腎臟是一個非常複雜的器官，其功能遠遠不止一個簡單的“過濾器”，腎臟要正常發揮功能，需要多個高度特異性的不同細胞型別之間相互作用來幫助機體透過尿液排出廢物、平衡體液，調節血壓並且分泌多種激素。近日一項刊登在國際雜誌Science上的研究報告中，來自賓夕法尼亞大學醫學院的研究人員透過研究發現了一種特殊型別的細胞或許能在分子水平下驅動正常或病變的腎臟功能。

文章中，研究人員透過對來自健康小鼠腎臟的57979個細胞進行RNA測序發現了特殊的基因突變，這些突變似乎在單一分化的細胞型別中也會有類似的特徵，此外，研究人員除了發現了此前描述的腎臟細胞型別外，還鑑別出了新型的細胞群。研究者Katalin Susztak表示，本文研究為腎臟生理學和腎臟疾病的研究提供了前所未有的見解，腎臟組織中的每個細胞似乎都有著特殊的非冗餘功能，而且在特殊症狀的患者中常常存在異常狀態的特殊細胞型別。

【10】Cell：開發出空間單細胞測序技術，有助揭示早期乳腺癌產生浸潤性之謎

doi：10.1016/j.cell.2017.12.007