单细胞文章解读——使用单细胞RNA测序识别人乳房上皮细胞的细胞多样性

今天开始在博客上留下我学习的痕迹，算是一种写作锻炼，也希望大家可以和我交流，共同学习，欢迎批评指正。

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题目：Profiling human breast epithelial cells using single cell RNA sequencing identifies cell diversity

摘要：本文摘要的结构分为三步。

1、介绍背景，提出问题。介绍了乳腺癌的起源，并提出理解乳腺中群体细胞的异质性和分化层次仍然是困难的。

2、本文的工作。用单细胞测序技术分析了7个人的原发乳腺细胞，共2570个细胞。用Seurat包做聚类分析揭示了三个上皮细胞群体的存在，一个basal，两个luminal(L1,L2).拟时序构建分化轨迹发现在basal和luminal中存在紧密的联系。

3、研究的意义。我们的分析对乳腺上皮细胞提供了细胞群体上的见解，为理解生物系统为什么出错奠定了基础。

数据：GSE113197.

GEO ID	Platform	Individual 1
GSE113099	Fluidigm C1	Individual 1
GSE113127		Individual 2
GSE113198		Individual 3
GSE113196	10× Genomics	Individual 4-7

 

QC: 1）Fluidigm C1: > 900 genes/cell ; >3 cells/gene→703 cells,4500 genes average per cell

2）10× Genomics:500-6000 genes/cell ; mitochondrial gene<10%

因为10X技术可以测更多的细胞，更多的基因，所以本研究采用了这两种方法。

结果：

S1:scRNAseq reveals three cell types in the breast epithelium

对个体1-3做了聚类分析，识别到3个群体，basal L1,L2.并识别了每组的差异表达基因。

同时，作者发现在这三个群体中，三个个体的细胞都有分布，这说明聚类结果了可靠性。还识别了一些群体特异表达的基因作为marker基因，后续的分析会用到。

将我们识别到的marker和以前的marker基因相比较.作者发现L1群体和luminal 祖细胞关系密切，L2和成熟的luminal细胞相似，basal中存在一些乳腺干细胞的表达。除此之外，在basal群体中发现了间充质marker ZEB1和干细胞marker TCF4的高度表达，有趣的是，以前的研究证明间充质细胞和干细胞具有直接的联系，这表明表达这两个marker的basal中的一类细胞可能具有干细胞的潜能。

S2，Droplet-mediated scRNAseq reveals subpopulation diversity

为了看是否有其他的细胞类型存在，作者用了一个更scalable的方法10X对接下来的4-7个体进行了测序。在三个大的群体中又发现了一些不同的细胞状态。还有一些离群点8，9，10.，它们是非上皮细胞，后续作为一个X群体进行分析。

然后，用Seurat方法找到这些不同状态的marker基因，并作细胞类型注释。发现在三个大群体中存在着一些小群体，并有各自的功能。如L1中存在的分泌功能，milk production等。这也可以反应出L1群体主要是与分泌有关。

接着，又对个体5，6，7做了同样的事，发现不同个体，三个大群体中包含的细胞状态的个数不同，这可能是由于个体差异或者是取样的位置不同导致的。

为了找到这些不同个体相同cluster之间的共性，作者用了别人文章里的gene score的方法。

从图中可以看出，L1存在两种不同的表达状态，命名为L1.1,L1.2,L1.1,L1.2,basal中至少存在两种不同的状态。最后，得出了个体通用的细胞状态，如下。

 

S3,实验验证

S4,Reconstructing lineage hierarchies within the epithelium

用monole方法，从4-7个体中分别取了1000个细胞，共4000个细胞来构建分化轨迹。

从图a中可知，L1.2位于L2和L1的交界处，表明它是luminal-restricted bi-potent progenitor，并且还是L1.1的祖细胞，这与以前的研究不同。

S5:Subpopulations correspond to breast cancer subtypes.

将我们识别到的亚群与已知的乳腺癌亚型相比较，发现乳腺癌的Luminal A and Luminal B subtypes 和L2类型相似，Myo和TNBC的间充质类相似，TNBC的basal1和L1.1最相似，这些发现或者可以揭示不同的乳腺癌亚型起源于哪种上皮细胞。