ST-DISTAL:双分支图卷积结合分布对齐用于空间转录组细胞类型反卷积
ST-DISTAL 是一个面向空间转录组细胞类型反卷积的双分支图卷积框架,通过自适应注意力将常规空间图卷积与谱 Chebyshev 滤波结合,训练时联合约束细胞类型比例估计、参考谱分布对齐与空间平滑性。在三项模拟基准数据集上,其预测精度与分布对齐均优于当前最优方法,并在人类胚胎心脏与结直肠癌真实数据集中得到生物学合理且空间一致的组织分布结果。
ST-DISTAL 是一个面向空间转录组细胞类型反卷积的双分支图卷积框架,通过自适应注意力将常规空间图卷积与谱 Chebyshev 滤波结合,训练时联合约束细胞类型比例估计、参考谱分布对齐与空间平滑性。在三项模拟基准数据集上,其预测精度与分布对齐均优于当前最优方法,并在人类胚胎心脏与结直肠癌真实数据集中得到生物学合理且空间一致的组织分布结果。
研究利用 CosMx 空间转录组平台对 98 例儿童肝组织样本(约 500 万个细胞)进行 1K 和 6K RNA 面板分析,疾病涵盖胆道闭锁、PFIC、肝母细胞瘤、急性肝衰竭及妊娠同种免疫性肝病等终末期病变,以及移植后急/慢性排斥和免疫抑制剂撤停活检。
该工作提出动态范围分数(DRF)标定框架和插值重复基线,用于评估扰动预测度量对生物学信号灵敏度。在14个数据集、18个度量上测试9个深度学习模型(scGPT、GEARS、PRESAGE、scLambda、CellFlow等)和4种基础模型嵌入探针,结果显示标定度量下多数模型可超越无信息基线,PRESAGE在Wessels23组合扰动任务上于15/18个度量超过加性基线。
推荐理由:该工作提出 DRF 标定框架与插值重复基线,说明先前基准因度量未标定而低估了深度学习模型在遗传扰动预测中的真实表现。
在三阴性乳腺癌临床前模型中,研究者通过纵向单细胞与空间转录组以及中性粒细胞特异性遗传扰动,鉴定出一种在肿瘤表型分叉前即出现的中性粒细胞ISG程序,并发现其持续激活与抗PD1耐药相关;早期减少IFN应答型中性粒细胞与治疗成功相对应,而在中性粒细胞中遗传破坏I型或II型干扰素信号可提升抗PD1疗效并促进持久抗肿瘤免疫记忆。
推荐理由:原文将中性粒细胞干扰素程序的早期动态与抗PD1疗效直接挂钩,读者可据此评估该程序作为外周血生物标志物候选的可行性。
研究用单细胞与 Xenium 空间转录组在胰腺癌样本中定义出由 SEMA4A+ 肿瘤细胞、AQP9+ 巨噬细胞和 LOXL2+ 癌相关成纤维细胞组成的恶病质相关微环境生态位。
推荐理由:原文用单细胞与 Xenium 空间转录组把胰腺癌恶病质生态位拆为 SEMA4A+/AQP9+/LOXL2+ 三类细胞并画出互作回路,对恶病质分型与靶点筛选有参照价值。
研究揭示BRCA1相关的三阴性乳腺癌(TNBC)可起源于基底-肌上皮细胞,且细胞起源通过异常上皮分化塑造了TNBC亚型。对Wap-Cre Brca1/p53小鼠67,001个细胞的单细胞RNA测序分析表明,异常的基底-肌上皮分化产生间充质亚型(TNBC-M),而异常的管腔分化产生基底样亚型(TNBC-BL1)。
研究利用克隆条形码技术分析了新生小鼠前脑的细胞谱系,发现谷氨酸能神经元和星形胶质细胞主要来源于局部,而广泛分布的GABA能谱系则将神经元与少突胶质前体细胞联系起来。
推荐理由:该研究通过克隆条形码技术揭示了小鼠前脑发育过程中不同神经细胞谱系的空间分布规律,为理解大脑发育的细胞来源提供了新视角。
FinnGen研究发布了人群规模的免疫细胞单核多组学图谱,揭示了调控疾病风险的染色质可及性数量性状位点和表达数量性状位点。该图谱整合了来自芬兰生物样本库的个体水平数据,并公开了汇总统计数据供交互式浏览。研究人员可通过特定渠道申请访问个体水平数据以进行深入分析。
研究团队在 Nature 发表基于 1100 余名 FinnGen 供者数百万免疫细胞的多组学图谱(DOI: 10.1038/s41586-026-11078-2),发现同时改变染色质开放性与基因表达的调控变异更可能影响疾病风险。
推荐理由:文章在千余例供者免疫细胞中联合分析染色质开放性与基因表达,把 IBD、哮喘等疾病 GWAS 位点连接到具体靶基因与细胞类型,为后续机制研究提供了一份公开的候选列表。
研究对 62 名髓系肿瘤患者和 20 名健康供体进行长/短读长单细胞转录组(10X-ONT,n=21)和免疫表型分辨的低细胞蛋白质组分析,发现剪接因子突变在造血分化过程中以突变特异性方式使蛋白质-转录组动态解耦。
推荐理由:研究结合长读长单细胞转录组和低细胞蛋白质组,揭示了剪接因子突变通过毒害蛋白复合物驱动肿瘤发生的新机制。
ArchMap 是一款免费、无需编程的网页工具,可将单细胞数据集映射至参考图谱。该平台兼容基于 Python 的映射方法,解决了现有软件通常需要编码技能或许可证的限制。
研究绘制了人脑3'非翻译区调控的单细胞图谱,揭示了超越基因表达的、与阿尔茨海默病和帕金森病等脑部疾病相关的遗传变异分子机制。该图谱为理解疾病相关的遗传变异如何通过影响RNA加工过程发挥作用提供了新视角。
CD3 双特异性抗体在体内外将人 FOXP3⁺ 调节性 T 细胞重编程为表达 GZMA、GNLY、NKG7 的细胞毒效应细胞,伴随 BATF-AP-1 驱动的染色质重塑。
推荐理由:原文用单细胞与染色质数据揭示 BTCE 把人 Treg 重编程为细胞毒效应细胞,为 BTCE-IMiD 联合方案提供机制依据。
单核RNA测序分析73人前额叶皮层(614,932个细胞核、24种细胞类型)显示,AUD与吸烟联合时原本局限于1-2种兴奋性神经元亚型的神经炎症、补体与蛋白稳态等通路扩展至几乎所有亚型。
TWISTAR 平台通过直接验证 TCR 结合,系统鉴定单细胞来源肿瘤反应性 TCR 识别的抗原。应用于黑色素瘤、乳腺癌和肝细胞癌免疫检查点阻断应答者样本后发现,TCR 识别的靶点远超新抗原,包含未注释编码序列和新型转录本来源的肽段,且多种抗原在不同患者和癌种间共享。多个克隆汇聚于少数免疫显性表位,为泛癌疫苗设计提供了候选靶点。
推荐理由:TWISTAR 以功能验证替代序列预测来系统鉴定 TCR 识别的肿瘤抗原,可作为同类筛选方法的对照参考。
中科院遗传与发育生物学研究所段力辉团队在 Neuron 发表 OpenFISH 平台,通过模块化探针与简化编码将空间转录组成本降至商用平台约 5%,湿实验时间压缩至 13 小时以内。
推荐理由:OpenFISH 以约 95% 的成本降幅和同切片空间转录组与代谢组联合方案,为实验室提供可复制的低成本路径。
研究人员在免疫健全小鼠原位 PDAC 模型中结合单细胞基因组学开展体内 CRISPR 筛选,发现氧化应激与蛋白毒性应激通路是 CAR T 治疗响应的调节因素;敲除 Keap1 或 Slc33a1 可使肿瘤对 CAR T 更敏感,临床中观察到的 Keap1 或 Nfe2l2 突变通过激活 Nrf2 通路增强 CAR T 杀伤,为改善实体瘤疗效和按基因型分层提供候选依据。
推荐理由:用体内 CRISPR 筛选结合单细胞基因组学定位 Keap1 等应激基因为 CAR T 在胰腺癌中的响应调节因子,为实体瘤患者分层提供候选靶点。
耶鲁大学医学院 Ruth Montgomery 在 Nature Immunology 的 Comment 中指出,高通量高维细胞分析技术(包括单细胞 RNA 测序和质谱流式)使免疫学研究进入新时代,单次实验可同时测量 22,000 个基因和数百种蛋白。
研究人员开发了用于恶性疟原虫公共卫生监测的靶向测序工具PfPHAST,该工具包含56个靶点,涵盖耐药性、诊断缺失和疫苗靶点基因分型等关键位点。在实验室菌株对照测试中,PfPHAST在匹配测序深度下比其前身MAD4HatTeR面板具有更高的质量控制通过率(94.4% vs 90.0%),且在共享靶点上性能相当。PfPHAST通过聚焦程序化相关靶点,为常规疟疾分子监测提供了一个可扩展的低成本替代方案。
研究通过单细胞 ATAC-seq 和 RNA-seq 分析 39 例患者的 33 个原发肿瘤和 7 个转移灶,发现 GATA6+/KRT17+ 共可及性标识的经典-基底亚型中间祖细胞状态(SIP)与较好临床结局相关。
推荐理由:通过单细胞表观基因组分析揭示了胰腺癌进展中不同的谱系重编程路径及其与临床预后的关联。
胰腺癌恶病质伴随着一个空间组织的肿瘤-巨噬细胞-成纤维细胞生态位的逐步形成。该生态位内细胞群体间的相互信号传导与肌肉萎缩和恶病质进展相关。
研究利用77名慢性肝病患者的肝脏单细胞图谱,解析出TREM2+疤痕相关巨噬细胞的两个亚群,并确定OLR1作为选择性调节促纤维化巨噬细胞功能从而减轻肝纤维化的候选治疗靶点。
推荐理由:研究通过单细胞图谱识别了TREM2+疤痕相关巨噬细胞的两个亚群,为选择性调节促纤维化功能提供了潜在靶点。
研究通过对77个健康和慢性肝病肝脏进行单细胞RNA测序,鉴定出一个表达OLR1的促炎疤痕相关巨噬细胞亚群,该亚群具有治疗潜力。
研究利用单细胞多组学解析小细胞肺癌的细胞状态,发现一个中间状态是神经内分泌向非神经内分泌谱系转换的必经之路。通过构建布尔贝叶斯模型 BoBa-T,鉴定出 RORB 是神经内分泌状态的守门因子,其失活可驱动细胞进入中间状态并上调免疫相关程序,在免疫健全宿主中抑制肿瘤生长。
推荐理由:研究通过单细胞多组学构建了布尔贝叶斯模型来预测转录因子网络,为理解小细胞肺癌的可塑性提供了可迁移的分析方法。
一项研究利用遗传多样性小鼠诱导多能干细胞(DO iPSCs)模型,揭示了遗传变异如何调节阻燃剂磷酸三苯酯(TPHP)对基因表达和细胞周期的影响。分析鉴定出包括染色体15上一个调控热点在内的多个基因组位点,这些位点导致了TPHP暴露后基因表达的差异。该研究证明了遗传多样性细胞系面板是识别化学毒性遗传决定因素的一种可行且可扩展的方法。
研究发现药理学抑制SWI/SNF ATPase活性或髓系细胞特异性敲除Arid1a可抑制肿瘤生长并增强检查点阻断疗效。单细胞分析显示SWI/SNF抑制降低了TAMs中与不良预后相关基因(如Spp1)增强子的可及性,增加了干扰素刺激基因启动子的可及性。增强的免疫治疗反应依赖于ARID1A缺陷TAMs上CD86的表达和CD8+ T细胞。
推荐理由:研究通过药理学抑制和基因敲除两种方法验证了靶向巨噬细胞染色质重塑可增强免疫检查点阻断疗效,并揭示了CD86共刺激的关键作用。
研究通过长短读长全基因组测序在47个正常组织和168个样本中鉴定出普遍存在的嵌合结构变异,中位影响285.2 kb/基因组。近半数断点被独立验证,且8.3%的变异与功能元件重叠。研究还开发了仅用短读长测序检测重复元件改变的方法,并在15种癌症类型中分析了肿瘤特异性重复变异,发现其规模与正常组织嵌合变异相似。追踪cfDNA中的重复变化为肿瘤监测提供了无创方法。
推荐理由:研究将正常组织中的重复元件结构变异与肿瘤样本进行比较,为利用液体活检进行肿瘤监测提供了方法学参考。
研究开发了scMASTER方法整合单细胞转录组、突变、空间转录组和匹配肿瘤血浆DNA测序,在10例非转移性HR+/HER2-乳腺癌患者中发现8种恶性上皮状态具有不同的ctDNA释放潜力。
对30例犬胶质瘤(CG)FFPE样本的空间分析显示,所有亚型均存在与不同上皮-间质转化(EMP)表型相关的异质性免疫抑制生态位。星形细胞瘤表现出更强的间质特征并与肿瘤相关巨噬细胞(TAM)募集相关,而少突胶质细胞瘤则显示出强烈的干细胞样特征并独特地上调FOXP3/LAG3/SNAI1三联体。该研究确立了CG作为研究人类胶质瘤免疫治疗反应的比较模型的潜力。
一项结合Nanopore直接RNA测序(RNA004化学)和Illumina测序的研究,在酿酒酵母复制性衰老过程中以单分子分辨率揭示了tRNA组的动态变化。研究发现,尽管tRNA总体丰度基本稳定,但存在与年龄相关的成熟tRNA 3‘端CCA尾末端A碱基切割、T环和反密码子区修饰改变,以及单分子水平上的修饰共现证据。该数据集为探索tRNA调控、翻译保真度与长寿机制提供了资源。
研究构建了一个包含21种成人组织、459,856个单核转录组和染色质可及性图谱,识别了超过100万个候选顺式调控元件及其与基因的关联。图谱揭示了细胞身份主导、组织环境微调的调控模式,并基于此训练了序列功能模型来预测548,656个精细定位变体的染色质可及性效应。
推荐理由:该图谱整合了21种成人组织的多组学数据,为解析非编码遗传风险提供了细胞类型特异性的调控框架。
SHERLOCK 是一个用于单细胞扰动分析的可解释深度生成框架,它将扰动效应表示为对潜在基线细胞状态的结构化干预。该框架学习相关且稀疏的扰动表征,能根据共享的转录反应对遗传和药理学扰动进行组织,并可量化不同条件下的扰动反应变化以及组合式建模组合扰动效应。在基因组规模CRISPR、化学和空间扰动数据集上的测试表明,SHERLOCK能够恢复与已知生物通路和药理学特性一致的扰动关系。
本研究使用单细胞 ATAC-seq 绘制了克罗恩病患者和健康对照肠道黏膜的染色质可及性图谱,以表征与炎症和遗传效应相关的调控程序。研究揭示了疾病特异性染色质可及性模式,并阐明了遗传变异如何通过调控元件影响疾病易感性。
推荐理由:通过单细胞染色质可及性分析揭示了克罗恩病相关的调控程序,为理解炎症和遗传效应的机制提供了新视角。
研究提出了两种互补的稳健性指标——分类稳定性评分和预测特异性评分,用于评估单细胞RNA测序数据中细胞类型标签转移算法的可靠性。在人类胎儿肾脏和四种iPSC来源的肾脏类器官数据集上的应用显示,人类胎儿肾脏大多数细胞类型稳健性评分较高,而类器官中上皮谱系的评分则因分化方案不同而异。模拟细胞移除实验验证了该指标能正确识别不可靠的分类。
研究对来自11名捐献者4个脑区的约14万个细胞核进行了基因表达和染色质可及性分析,并与全基因组关联研究数据整合,以识别与复杂性状相关的特定神经细胞群。数据支持与阿尔茨海默病相关的推定增强子-基因关系,为解释性状相关遗传变异提供了资源。
冷冻电子断层扫描技术解析了一种最小细菌中近乎完整的翻译过程,揭示了转录、翻译和膜结合等基因表达机制在细胞内的结构协调性。该研究在单细胞水平上对蛋白质进行了可视化和定量分析。
研究人员利用细胞内冷冻电镜断层扫描结合蛋白质组学、整合结构建模和生物信息学,在最小细菌肺炎支原体中发现了一个连接 Sec 依赖蛋白转运与胞外折叠的复合物。该复合物能够同时支持共翻译和翻译后途径。
推荐理由:该方法整合了冷冻电镜断层扫描与蛋白质组学,可在细胞内直接发现未表征蛋白复合物,为细菌蛋白转运机制研究提供了新工具。
对来自 Last Gift 快速尸检项目中 21 名 HIV 感染者的血液、脾脏、肠道和脑组织样本分析显示,APOBEC3 相关的突变特征占所有 HIV-1 env DNA 序列突变的约 50%。
研究团队开发了 scSTAMP-seq 方法,利用光不稳定寡核苷酸和数字微镜器件产生的拓扑光梯度,在单细胞水平上实现 mRNA、DNA 可及性和 DNA 甲基化的空间解析。该方法在人类 iPSC 来源的胃泌样体中验证了 CDX2、SOX17 等谱系标记基因的空间表达模式,并分析了染色质调节因子的分布。数据已存入 GEO(GSE237524),代码开源在 GitHub。
推荐理由:该方法通过光控寡核苷酸和拓扑光梯度实现了单细胞水平上转录组和表观基因组的同时空间解析,为研究组织发育和疾病机制提供了新工具。
一项发表于 Cell 的研究通过单细胞多组学分析发现大脑衰老并不同步。研究构建了包含超过13万个单细胞的DNA甲基化图谱和超过7万个细胞的三维染色质构象图谱,显示少突胶质细胞前体细胞和少突胶质细胞中的年龄相关差异甲基化区域明显多于神经元。