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    新技术的发展和新技术的进步推动了生物学的蓬勃发展。当下火热的创新科学技术中不乏单细胞技术的身影，在过去的几年里，单细胞转录组测序技术在分子层面对单细胞进行理解与认识，帮助了解其发病机制，从而筛选药物使用，同时单细胞测序平台也帮助加深大家对基因的理解。2009年首个单细胞转录组测序技术问世，开启了单细胞组学时代。过去十余年间单细胞测序技术的不断发展，极大地加速了生物医学领域的相关研究，帮助科研人员可稀有生物样本以及生物样本内生异质性等重大挑战，一系列模式生物及人类自身的单细胞转录组图谱相关的研究也因此诞生。随着精准医学时代的来临，越来越多的科学人员将未来的研究方向锁定在单细胞的水平，任何生物学过程都需要通过复杂的细胞及利用复杂的网络相互作用推进和完成，不同的细胞拥有其特定的生物学功能，不同类型的细胞间彼此相互作用、协调发挥，从而维持正常的生理功能，所以生命的本质是细胞与细胞之间相互作用的网络。

    单细胞测序作为科研新出现的强大工具，能够解析细胞网络的有力有力工具，能绘制出组织或者器官的的细胞图谱，明确细胞的调控模式和状态的变化。基于单细胞测序强大属性，成为近几年的生物医学的科研领域的强大热门的技术。现在单细胞的转录组技术，允许在单细胞水平直接分析基因表达，并在单细胞水平细胞内群体异质性、定义细胞类型、细胞状态和细胞的动态转变，而且除了识别新的细胞亚型和稀有的细胞群外，单细胞测序技术还能更好的理解转录动力学和基因调控关系。单细胞转录组学技术，允许在单细胞水平上直接分析基因表达，并在单细胞水平分析细胞内群体异质性、定义细胞类型，细胞状态和细胞的动态转变，而且除了识别新的细胞亚型和稀有的细胞群外，单细胞测序技术还能更好地理解转录动力学和基因调控的关系。单细胞测序技术很大程度上解决细胞异质性的问题，可以借助单细胞技术，明确肿瘤发病机制和研究模式；肿瘤细胞的异质性太强，可以借助单细胞测序工作，解析肿瘤耐药复发机制。同时单细胞及空间转录组可以在临床与转化医学中帮助人类在发现新的稀有的细胞类型；追踪体内动态变化的细胞类型；动态追踪体内细胞表型变化。

    高通量单细胞测序技术已成为科研常用手段之一，在肿瘤、疾病、免疫、神经和发育等科研领域都发挥了非常重要的作用。在2019年，单细胞多组学（single-cell multimodal omics）被nature method 评为年度技术。单细胞测序不仅仅在转录组水平研究，现已扩展到基因组、 表观组、蛋白组甚至空间研究。科学家们已经开始从单细胞多组学的层面上进行研究，可以更仔细地观察细胞之间的异质性、更清楚地识别特定细胞及其功能。采用基因组测序技术（重测序、WES），大样本量的肿瘤和遗传性疾病的突变位点和热点基因能得以发现、并进行了性状关联。单细胞测序能够分析每个细胞的基因表达模式、利用已发表的数据，可以分析疾病相关基因在不同细胞类型中的表达模式，进而推断出涉及疾病发生、进展的关键细胞类型，为疾病机制研究和治疗提供参考。

Single-cell transcriptomic atlas of primate cardiopulmonary aging

发表杂志：Cell Research

影响因子：20.5

发表时间：2021.04

文献摘要：

    老龄化特别在高流行的心肺合并症和转传染性疾病的一个主要危险因素，包括2019年冠状病毒病（COVID-19）。中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组、北京大学汤富酬研究组及美国索尔克生物学研究所等科研机构合作，发表了其在灵长类器官衰老研究领域的最新进展。研究者利用单细胞转录组测序技术绘制了年轻与年老的非人灵（NHP）食蟹猴的卵巢中单细胞水平的转录本图谱，研究结果说明随着年龄的增加，肺泡上皮屏障，心肌细胞和血管内皮细胞中SARS-CoV-2受体血管紧张素转换酶2（ACE2）的表达增加；研究发现白细胞介素7（IL7）在老年心肺组织中积累，并以NF-κB依赖性方式诱导人血管内皮细胞中ACE2的表达；此外维生素C处理可阻断ren’lIL7诱导ACE2的表达。该研究利用高精度单细胞转录组测序技术首次绘制食蟹猴卵巢的单细胞衰老图谱，同时利用人类卵巢细胞的研究体系，发现增龄伴随的抗氧化能力的下降是灵长类卵巢衰老的主要特征之一；并提供了与年龄相关的SARS-CoV-2易感性见解，表明神经保护策略可能会降低老年人中COVID-19的严重renlx程度。系统地揭示了具有不同基因表达特征的7种卵巢细胞类型，包括卵母细胞和6类卵巢体细胞，鉴定并验证了多个卵母细胞特异的新型标志基因。

COVID-19 tissue atlases reveal SARS-CoV-2 pathology and cellular targets

发表期刊：Nature

影响因子：43

发表时间：2021.04

文献摘要：

    新冠肺炎（COVID-19）引发的死亡主要原因为急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）或多器官衰竭的直接并发症。研究团队共收集了32名新冠病患的尸检组织，其中包括23个肺部组织，16个肝脏组织，16个肾脏组织，19个心脏组织共11种不同器官组织，整合单细胞测序，空间全转录组，空间靶向转录组和空间蛋白组学的数据，对各个器官组织中的细胞群落进行单细胞水平的空间分布分析，开发了一个由组织图片组成的基础数据集。研究人员构建了一个由数十万个细胞组成的单细胞图谱，展示了SARS-CoV-2感染导致的器官衰竭和死亡的过程；关注到了成纤维细胞的扩张、这与严重COVID-19的纤维化一致。

    在这项工作中，科学家利用多组学分析揭示了来自多个器官的受感染细胞如何表现出一系列的分子和基因组变化，首度综合应用了单细胞测序和GeoMx®DSP空间全转录组对新冠病患包括肝，肺，肠道等各个器官组织中的细胞图谱以及空间分布进行了全面的构建。以这些方式精确定位细胞过程、表达途径和免疫细胞特征的能力，从多维度剖析了新冠病毒带来的影响，进而详细地说明SARS-CoV-2感染对人的生物学影响。

COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas

发表期刊：Cell

影响因子：38.6

发表时间：2021.02

文献摘要：

    据世界卫生组织（WHO）统计，截止2021年1月24日，由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起的2019年冠状病毒病（COVID-19）已造成9800多万人感染，210多万人死亡，新型新冠病毒病（COVID-19）患者的免疫功能失调是影响症状和死亡率的一个关注度非常高的研究课题，研究人员采集了171例COVID-19患者和25名健康对照组的样本进行了单细胞转录组测序分析，COVID-19患者中包括22名轻度或中度症状患者、54名重度症状住院患者、95名恢复期患者（57名轻度或中度症状患者和38名重度症状患者），取样对象的年龄分布在6~92岁。在多种上皮细胞和免疫细胞类型中发现了新冠病毒（SARS-CoV-2）RNA，伴随着新冠病毒阳性细胞内转录组的急剧变化S100A8/A9的系统性上调，主要是通过外周血中的巨核细胞和单核细胞，这可能导致了在重症患者中经常观察到的细胞因子风暴。研究结果显示年龄主要和中性粒细胞、幼稚CD8+ T细胞相关，性别差异主要体现在效应T细胞。年龄与性别不仅会影响外周血不同免疫细胞亚群的水平高低，而且会影响B细胞或者T细胞受体谱的多样性。年龄大的患者的B细胞或T细胞谱的多样性较低，男性的较低，可能与机体的整体免疫力相关。这些数据为了解新冠肺炎（COVID-19）的发病机理和制定有效治疗策略提供了丰富的资源。为揭示新冠肺炎发病机制和免疫特征提供了新认识和新线索，对于进一步更加有效地防控和治疗新冠肺炎具有重要意义。