单细胞测序神助攻!Nature :单细胞RNAseq技术准确的找到胚胎心脏发生突变的细胞

近日,Nature发表一篇文章1,通过对胚胎心脏发生过程的单细胞进行RNAseq测序分析,可以准确的找到发生突变的细胞,从而为器官水平上的发育缺陷提供依据。对人类来说这真是一个好消息。

先天性的心脏疾病作为最常见的一种畸形,是由于心脏祖细胞(存在于成体组织中的,具有较为明确分化目标的干细胞)形成不同的细胞类群紊乱造成的。在我国每1000名新生儿中就有4至10人患有先天性心脏畸形或缺损,且根据流行病学调查,我国先天性心脏病患儿每年新增15万至20万

 在以往的研究中,尽管遗传分析已经揭示了可能导致先天性心脏缺陷的突变2,但鉴定特定细胞类型及导致器官水平发育缺陷的单个祖细胞中转录本的变化仍然是一个挑战。

 为了解决这个问题,Deepak Srivastava通过从三个发育阶段的小鼠胚胎的心源区收集的36,000个单细胞,确定了心脏细胞规格和形态发生的转录特征。作者利用单细胞RNAseq测序技术,监测正常和畸形心脏发生过程中,早期心脏祖细胞形成特异功能的细胞时,细胞中转录水平的差异,从而阐明特异细胞类群的失调如何产生灾难性的后果。

 

作者:Deepak Srivastava

Deepak Srivastava是格莱斯顿心血管病研究所的高级研究员,致力于心脏早期发育中的分子遗传学研究,以及应用细胞重新编程方法直接修复受损心脏。

单细胞RNA测序(单细胞转录组测序)

研究表明,转录因子 Hand2 缺失突变体小鼠右心室发育异常。然而,实时单细胞转录组分析Hand2 缺失突变体胚胎,只有流出道心肌层细胞(OFT state)特异化缺陷(如图d);右室心肌层细胞能够特异化不能进行正常的分化和迁移。

(如图d,对野生型和突变体对照发现,流出道心肌层细胞特异化缺失)

本研究证明转录本的改变在单个心脏族细胞的特异化和分化中的决定作用,并且在单细胞层揭示无序心脏发育的机制,为研究先天性心脏畸形提供基本框架。 

结语:世界上没有两片完全相同的树叶。单细胞RNA测序技术,能够检测同一组织不同细胞间RNA水平的差异性,对未来的科研及临床研究大有裨益。

参考文献

1.Single-cell analysis of cardiogenesis reveals basis for organ-level developmental defects

2.Jin, S. C. et al. Contribution of rare inherited and de novo variants in 2,871 congenital heart disease probands. Nat. Genet. 49, 1593–1601 (2017).

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