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图解单细胞 | 第11期. 单细胞研究思路?看完这篇你就明白

 新用户4064dVjo 2023-07-22 发布于北京
「前几期我们将单细胞研究从细胞、通路、分子层面都进行了相关分析的解读」;其实每一个分析解读,都可以是一篇文章的落脚点。今天我们就对之前分享的思路进行一个总结,以期给大家提供一些单细胞研究的思路。

 纵观单细胞研究文章,最基本的分析就是「降维聚类分析」 ,是每个单细胞研究的标配。没有对细胞进行分群和注释,也就不叫单细胞研究了。接下来,单细胞分析的第一阶段是「细胞比例分析」和差异基因分析;根据实验设计,结合不同分组中不同亚群细胞比例变化,可以寻找到可能与疾病相关的亚群,比如疾病组中,炎性的巨噬细胞亚群比例升高明显,可能炎性巨噬细胞参与到了疾病中。锁定了该亚群,则可以对该亚群与其他巨噬细胞亚群进行差异基因分析,得到差异基因list后我们则知道该亚群上下调了哪些基因,能帮助我们解释致病的机制或寻找致病的靶点,当然,这需要我们去查询各种基因的背景、功能。

 第二阶段,我们可以进行功能分析,以进一步寻找致病机制或缩小差异基因的范围。可以从细胞、通路、分子的维度出发。细胞层面有轨迹分析细胞、相互作用分析等。轨迹分析可以判断聚焦的细胞亚群的来源或去路,紧接着上面的例子,我们可以对各种巨噬细胞亚群进行轨迹分析,看看炎性巨噬细胞的轨迹变化情况。轨迹分析尤其适合外周血和组织样本配对的研究,或者是时序性的实验设计,比如可以查看致病亚群是否由外周血趋化浸润而介导,或随疾病进展,原本进行执行免疫功能的细胞趋向耗竭。而细胞相互作用分析则可以聚焦感兴趣的核心亚群,如心脏研究中的心肌细胞、血管研究中的平滑肌细胞、肿瘤研究中的各种微环境的细胞,看哪些细胞与核心亚群作用变化明显,可直接找到亚群甚至相互作用的表面蛋白「如第7期的例子」。通路层面则有GO,KEGG,GSEA,IPA等分析,对差异基因进行富集,寻找与疾病相关的信号通路。但通路数据库基于先验知识,结果往往也相对粗略,通常用于大致判断亚群功能,或者倾向分析明星信号通路,但也不乏有文章「使用通路和网络分析作为文章的落脚点」。分子层面最基本的还是分析差异基因。此外通过「转录因子分析,SCENIC分析」可以发现调控基因表达的转录因子,其本身也是蛋白(同样有基因表达),我们可以进一步缩小差异基因的范围。由于转录因子调控基因表达(作为因果关系的因),其是很好的疾病干预靶点。此外,单细胞现在有越来越多的高级算法被开发,帮助我们对单细胞数据进行不同维度的深入挖掘,后续也会给大家进行分享

 第三、四阶段分别是多组学手段的引入以及功能层面的验证,这也将在后续本系列和其他系列为大家进行分享。值得注意的是,随着单细胞研究的发展和成熟,更多很好的研究思路值得大家一起去学习和挖掘,思路千千万,总有一条适合你!
 以上就是今天的全部内容啦~大家对于推送内容有任何问题或建议可以在公众号菜单栏更多--读者的话栏目中提出,我们会尽快回复!

参考文献:

Xu X, Hua X, Mo H, Hu S, Song J. Single-cell RNA sequencing to identify cellular heterogeneity and targets in cardiovascular diseases: from bench to bedside. Basic Res Cardiol. 2023 Feb 7;118(1):7.

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