文献集锦 | 学术爆款“空间转录组”最新研究与应用

文献一

Spatiotemporal analysis of human intestinal development at single-cell resolution

标题：单细胞分辨率下人类肠道发育的时空分析

发表期刊：Cell

发表时间：2021年1月

影响因子：41.582

应用领域：人（肠道）

肠道是人体最大的屏障器官，可与肠道菌群共生，协调营养需求和免疫。多种相互关联的细胞类型构成了成熟的肠道及其独特的形态，但是它们形成的分子基础仍然不清楚。在该研究中，利用单细胞转录组测序和空间转录组测序技术绘制了人类肠道发育的大规模单细胞时空形态发生图谱，并汇编了一个公开可用的在线资源，即胎儿肠道发育的时空分析资源（STAR-FINDer），对细胞多样性、细胞间信号传导和转录调控网络进行了分类，对深入探究肠道发育的分子机制奠定了重要的基础。

文献二

The orchestrated cellular and molecular responses of the kidney to endotoxin define a precise sepsis timeline

标题：肾脏对内毒素精确的细胞和分子反应确定了脓毒症的病情进展时间轴

发表期刊：Elife

发表时间：2021年1月

影响因子：8.14

应用领域：脓毒症（肾）

脓毒症（sepsis）是指由感染引起的全身炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS）。沿脓毒症时间轴对患者进行分期，需要对组织水平的细胞和分子事件的演变有透彻的了解。肾脏是败血症病理生理学的核心器官，本研究利用单细胞测序与空间转录组测序联合分析研究脓毒症疾病进展不同时间点的肾单位不同节段分子特征，这种对鼠内毒素血症的严格时空定义将揭示分期和治疗人类败血症的精确生物标志物和靶标，研究结果为人类脓毒症分期及治疗提供了基础。

文献三

A spatially resolved brain region- and cell type-specific isoform atlas of the postnatal mouse brain

标题：出生后小鼠脑的空间分辨脑区和细胞类型特异性异构体图谱

发表期刊：Nature Communications

发表时间：2021年1月

影响因子：14.919

应用领域：小鼠（脑）

mRNA的可变剪接普通存在于哺乳动物中，可变剪接极大地扩大了蛋白质组，并且增加了细胞类型的功能多样性。大脑中的可变剪接多样化，剪接因子、和其他RNA结合蛋白驱动大脑区域特点的剪接。但是，目前还没有对跨大脑区域的细胞类型特异的mRNA异构体做的研究。本研究用单细胞RNA异构体测序的方法和空间转录组测序，对新生小鼠的大脑进行分析，得到了新生小鼠大脑的转录异构体图谱和空间转录信息，这些转录特点可能与各种神经发育、神经疾病有关，为进一步的研究提供了基础。

文献五

Spatiotemporal single-cell RNA sequencing of developing chicken hearts identifies interplay between cellular differentiation and morphogenesis

标题：发育鸡心的时空单细胞转录组测序鉴定了细胞分化和形态发生之间的相互作用

发表期刊：Nature communications

发表时间：2021年3月

影响因子：14.919

应用领域：鸡（心脏）

心脏是第一个发育的全功能器官，对胚胎发育至关重要。心脏发育过程中细胞类型的异质性使得很难使用传统的发育生物学技术研究心脏发育的细胞机制，在这项研究中，单细胞和空间转录组学的结合能够解开驱动心脏发生的细胞相互作用，并重建发育心脏谱系的空间分辨基因表达图谱。在空间上解析祖细胞和分化细胞类型，确定阶段特异性转录程序和细胞相互作用，重建分化谱系，并描绘心脏发育中的重要调控程序。确定了心脏细胞分化和形态发生之间错综复杂的相互作用。

文献六

Genomic profiling reveals heterogeneous populations of ductal carcinoma in situ of the breast

标题：基因组分析揭示了乳腺原位导管癌的异质人群

发表期刊：communications biology

发表时间：2021年4月

影响因子：6.26

应用领域：人（乳腺癌）

乳腺非浸润性导管癌，即导管原位癌 (DCIS)，是早期乳腺癌，可能发展为浸润性导管癌 (IDC)，区分低风险 DCIS 和真正DCIS以避免不必要的手术至关重要，从而提高患者的生活质量并降低医疗成本。对于高危DCIS患者，应给予综合治疗以改善其预后。因此，准确的分类对于指导适当的治疗至关重要。针对DCIS 患者使用空间转录组测序 (STseq) 和单细胞 DNA 测序 (scDNA-seq)，使用年龄和HER2扩增状态作为在后续分析中区分临床低风险和高风险患者的主要临床标准。

文献七

A coordinated progression of progenitor cell states initiates urinary tract development

标题：祖细胞状态的协调发展启动了尿道发育

发表期刊：Nature Communications

发表时间：2021年5月

影响因子：14.919

应用领域：小鼠（肾脏）

肾脏和上尿路通过输尿管芽和周围间充质之间的相互作用而发育。输尿管芽分支形成肾脏的树枝状集合管系统，而输尿管尖端促进专用祖细胞形成肾单位。输尿管芽是从肾管诱导的，肾管来自胚胎中间中胚层上皮管。然而，从中间中胚层发展到肾管和输尿管芽的细胞状态转变仍然未知。在这项研究中，使用单细胞转录组和空间转录组测序，显示肾管形态发生是由四个主要祖细胞群协调组织造成的。表明这些祖细胞依据模式在时间和空间中出现，确定转录因子Tfap2a/b和Gata3 作为祖细胞进展的关键协调者。提供了对肾集合管系统的细胞起源和相关泌尿道发育疾病的理解方向，为功能性肾组织引导分化提供了信息。

文献八

Integrating Spatial Transcriptomics and Single-Cell RNA-seq Reveals the Gene Expression Profling of the Human Embryonic Liver

标题：整合空间转录组和单细胞转录组揭示人类胚胎肝脏的基因表达谱

发表期刊：Nature Communications

发表时间：2021年5月

影响因子：14.919

应用领域：人（肝脏）

肝脏是人体的重要器官之一，在新陈代谢和解毒方面起着重要作用。研究器官在胚胎发生过程中是如何发育的，有助于了解功能性肝脏替代组织以及如何促进肝脏再生。在这项研究中，利用单细胞转录组和空间转录组技术，对人胎肝中主要细胞类型的分化过程进行全面解析，定义了人类胎儿肝脏中的细胞谱系分化途径，为肝病治疗和肝再生提供参考数据和信息。提出一个时空图谱，全面系统地描述了发育中的人类肝脏的细胞异质性和空间原型，促进了对疾病起源的理解，并将有助于从头生成肝细胞类型和肝脏结构。

文献九

ZNRF3 and RNF43 cooperate to safeguard metabolic liver zonation and hepatocyte proliferation

标题：ZNRF3和RNF43合作保护代谢性肝分区和肝细胞增殖

发表期刊：Cell Stem Cell

发表时间：2021年6月

影响因子：24.63

应用领域：鼠（肝脏）

WNT/β-Catenin（以下简称WNT）信号通路在进化中极为保守且在维持组织稳态，器官再生和肿瘤发生过程中有重要作用。然而在不同的组织中WNT通路调节的功能不同，例如在稳态的肝脏中WNT通路调控肝脏代谢分区而在小肠中WNT主要驱动细胞增殖。造成这种不同的原因尚未可知。对于肝脏代谢分区的研究， 研究者借助空间转录组学技术（Spatial Transcriptomics）通过测序分析成功建立了在空间水平上重建肝脏代谢的三个区域的方法。研究系统解析了ZNRF3/RNF43在时空过程中协作平衡肝细胞增殖和代谢分区的过程，对于开发肝脏再生药物和避免再生所造成的潜在肿瘤风险提供了理论基础和新的思路。