单细胞测序在生殖研究中的新进展

发布时间：2019-03-18 16:11:58  阅读次数：1896

海量单细胞转录组测序技术能够揭示单个细胞的基因表达状态，反映细胞间的异质性，在免疫研究、肿瘤研究、发育生物学、神经科学等领域发挥重要作用，成为生命科学研究的焦点。

自2019年以来，单细胞转录组测序相关的SCI论文就有1000多篇，近10年对生物学的许多领域产生了广泛影响。
利用单细胞测序技术对生殖方向进行研究，特别是对不孕不育患者进行单细胞测序，可以发现一些新的细胞亚型或者致病基因，为了解不育不孕机理及治疗方案的开发提供一种新的解决思路。今天就为大家盘点一下2020年刚开始发表的生殖方向单细胞文章。

案例一：单细胞构建人类青春期发育睾丸动态转录细胞图谱

期刊：Cell Stem Cell

影响因子：21.464

发表时间：2020年02月

主要内容：

人类睾丸在青春期经历了巨大的发育和结构变化，包括体细胞的增殖和成熟，以及精子发生的开始。为了描述这个未被研究的过程，我们分析了来自4个青春期男孩的10000个睾丸细胞，并将它们与婴儿和成人的睾丸细胞进行比较。在青春期，未分化的精原细胞在配子发生之前依次分化。研究确定了睾丸间质（Leydig）和肌样质（myoid）细胞共同的青春期前祖细胞，并描绘了控制青春期分化的候选因子。

通过对睾酮抑制的睾丸的单细胞分析，进一步确定了睾酮在睾丸支持细胞成熟、抗菌肽分泌和精原细胞分化中的作用。综上所述，人类睾丸发育转录图谱提供了多种有关男性青春期发育变化和关键因素的见解。

案例二：单细胞揭示睾丸广泛的转录扫描可以调节基因的进化速度

期刊：Cell

影响因子：36.216

发表时间:  2020年01月

主要内容:

睾丸是所有哺乳动物器官中表达基因数量最多的，这一发现长期以来一直困扰着分子生物学家。关于人类和小鼠精子发生的单细胞转录组数据表明，这种广泛的转录通过一种我们称之为转录扫描的机制纠正DNA损伤，从而在雄性生殖系中维持DNA序列的完整性。

在精子发生过程中表达的基因在转录链上的突变率较低，种群多样性较低。此外，在精子发生过程中，基因表达水平可以调节这种效应。在模型中，未表达的基因无法从转录扫描中获益，它们在进化的时间尺度上分化得更快，并在感官和免疫防御功能上得到丰富。总的来说，转录扫描可以形成种系突变特征，并以基因特异性的方式调节突变率，保持大部分基因的DNA序列完整性，但允许在特定的子集中进行更快的进化。

转录扫描：雄性生殖细胞中的广谱基因表达，通过共转录DNA修复途径，实现广泛的DNA损伤扫描及修复，从而实现维持雄性生殖细胞整体的低突变率。

案例三：单细胞构建灵长类卵巢衰老图谱

期刊：Cell

影响因子：36.216

发表时间：2020年02月

主要内容：

卵巢老化和女性年龄相关性生育能力下降的分子机制尚不清楚。研究调查了年轻和老年非人灵长类（NHPs）卵巢的单细胞转录图谱，确定了7种具有不同基因表达特征的卵巢细胞类型，包括卵母细胞和6种卵巢体细胞。对卵母细胞的基因表达动态进行了深入的分析，揭示了卵母细胞在序贯和逐步发育阶段的四种亚型。细胞类型特异性衰老相关转录变化的进一步分析揭示了早期卵母细胞和颗粒细胞特异性抗氧化信号的干扰，表明氧化损伤是卵巢功能随年龄下降的关键因素。在老年女性的颗粒细胞中观察到失活的抗氧化途径、活性氧的增加和凋亡。

本研究全面了解灵长类动物卵巢老化的细胞类型特异性机制，揭示了与年龄相关的人类卵巢疾病的新的诊断生物标志物和潜在的治疗靶点。

《国家重点研发计划2016年度项目申报指南》“精准医学研究”作为其中之一被列入优先启动的重点专项，指南中明确提出：要通过对单细胞组学技术的研发，建立单细胞的高通量快速分离、捕获、提取及测序技术；从而深入推进单细胞技术在重大及罕见疾病临床研究和治疗中的应用。

可以预见，未来单细胞综合多组学的方法必将在复杂器官、组织、肿瘤、及其他疾病的研究中发挥愈发强大的作用。