玩转单细胞高级分析|单细胞inferCNV分析篇
一、单细胞CNV分析方法
1.inferCNV
inferCNV[1]是由Broad机构开发的比较权威的单细胞CNV分析工具，其分析思路为：在整个基因组范围内，将每个肿瘤细胞基因表达与平均表达或“正常”参考细胞基因表达对比，通过热图的形式展示每条染色体上的基因相对表达量。可以直观看出，相对于正常细胞来讲，肿瘤细胞基因组会发生大规模的过表达或者低表达。
二、单细胞CNV分析应用思路
单细胞CNV预测分析可以推断肿瘤细胞，解析肿瘤细胞异质性，为探索肿瘤克隆进化、挖掘肿瘤发生机制提供参考。
1.区分肿瘤细胞与非恶性细胞
在肿瘤研究中，可以通过CNV预测分析区分肿瘤细胞和非恶性细胞。2018年纽约大学计算医学研究所等单位的研究人员在Nature Biotechnology发表了利用单细胞和空间转录组研究胰腺导管癌（PDAC）异质性的文章。为了区分癌细胞和非恶性导管细胞，该研究对PDAC-A和PDAC-B 2例单细胞数据进行了CNV预测分析。发现PDAC-A中高表达TM4SF1（簇1）和S100A4（簇2）的两个细胞群及PDAC-B中高表达TM4SF1的一个细胞群表现出拷贝数变异特征。通过免疫荧光验证发现PDAC-A中TM4SF1和S100A4在恶性导管细胞中表达，PDAC-B中TM4SF1与恶性细胞标志物KRT19共定位，结合CNV预测结果证实了PDAC样本存在转录不同的肿瘤细胞群。
2.探索肿瘤细胞异质性
在肿瘤研究中，可以通过CNV预测分析探索肿瘤细胞的异质性。2021年德克萨斯大学等单位的研究人员在Nature Medicine发表了利用单细胞转录组研究胃癌晚期腹腔转移病人腹水样本肿瘤细胞异质性的文章。该研究通过对腹水样本的肿瘤细胞进行CNV预测分析，并构建发育树，发现了5个具有不同CNV分布的亚群B1-B5。B5亚群显示结直肠样细胞特征，B2亚群由胃系细胞组成，B1、B3及B4亚群与B2和B5亚群共享部分CNV，揭示了胃癌肿瘤细胞的异质性。
3.揭示肿瘤的克隆进化
在肿瘤研究中，可以通过CNV预测分析探索肿瘤的克隆进化。2020年美国迈阿密大学等单位的研究人员在Nature Communications发表了利用单细胞测序研究葡萄膜黑色素瘤进化复杂性的文章。该研究对8例原发癌和3例转移癌进行单细胞CNV预测分析，发现不同样本间存在显著的拷贝数变异差异，揭示了葡萄膜黑色素瘤潜在的肿瘤间异质性。进一步根据某个CNV在细胞中的占比构建进化树，发现驱动葡萄膜黑色素瘤突变的3条进化轨迹—低度转移肿瘤中的EIF1AX突变、中度转移肿瘤中的SF3B1突变及高度转移肿瘤中的BAP1突变，绘制了葡萄膜黑色素瘤的进化轨迹及发展机制。
参考文献：
1. Anoop P. Patel, Itay Tirosh, et al. Single-cell RNA-seq Highlights Intratumoral Heterogeneity in Primary Glioblastoma[J]. Science, 2014, 344(6190):1396-401.
2. Moncada R, Barkley D, Wagner F, et al. Integrating Microarray-based Spatial Transcriptomics and Single-cell RNA-seq Reveals Tissue Architecture in Pancreatic Ductal Adenocarcinomas[J]. Nature Biotechnology, 2018, 38(3):333-342.
3. Wang R,Dang M, Harada K, et al. Single-cell Dissection of Intratumoral Heterogeneity and Lineage Diversity in Metastatic Gastric Adenocarcinoma[J]. Nature Medicine, 2021, 27(1):141-151.
4. Durante M A, Rodriguez D A, Kurtenbach S, et al. Single-cell Analysis Reveals New Evolutionary Complexity in Uveal Melanoma[J]. Nature Communications, 2020, 11(1):496.
玩转单细胞高级分析|单细胞inferCNV分析篇
inferCNV[1]是由Broad机构开发的比较权威的单细胞CNV分析工具，其分析思路为：在整个基因组范围内，将每个肿瘤细胞基因表达与平均表达或“正常”参考细胞基因表达对比，通过热图的形式展示每条染色体上的基因相对表达量。可以直观看出，相对于正常细胞来讲，肿瘤细胞基因组会发生大规模的过表达或者低表达。二、...
单细胞分析方法
单细胞制备的主要挑战包括起始样品的脆性、物理应力、缓冲液的选择、细胞解离的持续时间和单细胞的产量[18]。对于基于微滴的scRNA-seq,在单细胞捕获之前需要制备活的单细胞群体,并且必须清除细胞聚集体或成团、死亡细胞碎片和自由漂浮的mRNA。传统的细胞分离方法对于单细胞制备就足够了,但是必须优化将原生组织(primary t...
单细胞分析
单细胞分析是指在单个细胞水平上进行检测和分析，以获得细胞间的差异、细胞发育和疾病发生等过程的信息。单细胞分析技术已经成为基因组学、转录组学和表观遗传学等领域的重要工具。单细胞分析的优势在于可以检测和分析单个细胞中的基因表达和变异情况，避免了传统组织水平检测的误差和局限性。通过对单个细胞进...
单细胞分析--指定细胞群的筛选
随着单细胞的研究越来越火热，利用转录组学对单细胞进行聚类命名的需求也越来越高，基因在不同细胞中选择性表达造成了细胞的多样性，因此，对细胞进行命名关键点在于分析这些选择性表达的基因在单个细胞的表达水平。例如，T细胞是CD3+细胞群，需要表达出构成CD3表面蛋白的三个支链CD3E，CD3D和CD3G。根据这些...
完整的单细胞分析通用流程——从数据到可视化
1.我们计算质量控制指标，以去除会干扰下游分析的低质量细胞。这些细胞在处理过程中可能已经损坏，或者可能没有被测序方案完全捕获。常用指标包括每个细胞的总计数，spike-in或线粒体reads的比例以及检测到的feature的数量。2.我们将计数转换为标准化的表达值，以消除特定于细胞的偏倚（例如捕获效率）。这使...
单细胞分析实录(16): 非负矩阵分解(NMF)检测细胞异质性
放在我们单细胞转录组的场景下，就是需要将一个 基因×细胞 的表达矩阵(V)，分解成 基因×表达程序 (W)，与 表达程序×细胞 (H)两个矩阵的乘积。如下图：在 基因×表达程序 矩阵中，存放的是每个program中，每个基因的权重， 往往根据权重最大的前20\/30个基因来确定该program的功能 。如果是多个...
单细胞转录组分析揭示人肺纤维化病理机制
肺纤维化发病原因不明，带来了很大的社会经济负担。采用新技术揭示肺纤维化的分子机制对肺纤维化的精准诊断和治疗具有重要意义。使用全部肺组织的转录组分析将掩盖不同细胞群体变化的影响；而基于流式分选的细胞群体分析则需要事先对要研究的细胞marker有一些了解。单细胞测序技术能够克服以上研究技术的缺点，...
单细胞实战(3):STAR分析单细胞数据
在利用cellranger比对单细胞reads时，可以发现有STAR的进程夹杂在里面，那么STAR可以用来比对单细胞数据吗？在STAR的2.7版本中（2.7.6a）出现了STARsolo，可以进行单细胞数据的比对，由此可见STAR的强大 在使用STAR之前，先看一下cellranger的输出结果 为方便查看，cellranger提供了一个网页端的结果，我们...
单细胞转录组测序知识一隅
单细胞转录组测序 （Single Cell RNA Sequencing）是在单细胞水平对mRNA进行全转录组扩增及高通量测序的一种高端技术，研究单个细胞内的整体基因表达情况，以及基因的结构变异。主要用于细胞分子机制中细胞异质性研究、以及样本量少而无法进行常规高通量测序等。单细胞RNA-Seq提供成千上万个单个细胞的转录谱...
单细胞研究|| 利用 Illumina®技术的近期单细胞研究文献综述(数据...
单细胞研究|| 利用 Illumina®技术的近期单细胞研究文献综述(样本制备) 单细胞测序带来数据分析的独特挑战单个哺乳动物细胞包含50,000–300,000个转录本,且各个细胞间的基因表达值存在显著差异。虽然每个单个细胞可表达数十万个转录本,但高达85%的转录本仅有1–100个拷贝。因此,在 scRNA-Seq 中捕获低丰度mRNA转录...
涂亭亚伯：[答案] 吞噬细菌 如疟原虫 痢疾内变形虫 利什曼原虫 造成赤潮
孙吴县15012714735： 单细胞生物能活上百万年人为什么不行单细胞有一种保护系统将外壳变硬来维持生命把和上面一句话有管的文章也发点 - ？
涂亭亚伯：[答案] 人比单细胞生物高级的多,自然出现也就晚一些,从物种存在时间上来看,人类起步是比较晚的. 但是,物种存在时间,应该是人不如单细胞生物,因为人对外界环境的要求比较苛刻. 要从个体生命来看,一般来说是人的寿命长,除了极个别的.除非你...
孙吴县15012714735： 单细胞培养的方法有哪些?各有什么特点? - ？
涂亭亚伯： 1.转瓶培养 这个比较老的工艺,在逐步淘汰,不过投资少,技术含量低,人员经少量培训就可以操作. 2.悬浮培养 非贴壁依赖性细胞的一种培养方式.细胞悬浮于培养基中生长或维持.某些贴壁依赖性细胞经过适应和选择也可用此方法培养....
孙吴县15012714735： 单细胞动物有排泄系统吗细胞有排泄系统吗对于单细胞动物的任何研究可以用系统二字吗?细胞属于微生物吗单细胞动物有排泄系统吗?细胞有排泄系统吗?... - ？
涂亭亚伯：[答案] 所谓系统,对于人体而言,是由一系列器官组成的,一个器官中有很多的细胞,一个系统又有许多器官,所以对于单细胞生物来说,是没有系统的,也不能用系统二字. 微生物是指个体微小,形态简单的生物,单细胞生物属于微生物,但如果说某一...
孙吴县15012714735： 什么是单细胞蛋白(SCP)?为什么酵母菌是一种优良的单细胞蛋白? - ？
涂亭亚伯： 从藻类、细菌、真菌等单细胞生物中所提取的蛋白质称为单细胞蛋白质 单细胞蛋白质(Singlecell protein)的培养,是利用一种特殊的微生物作为菌种如酵母或细菌於正烷烃类(n-alkane)中培养而成 1967年5月25日美国应用科学与工程顾问委...
孙吴县15012714735： 单细胞生物的特点是什么,常见的单细胞生物有什么 - ？
涂亭亚伯： 单细胞生物的特点:1.只有一个细胞构成,所有生命活动都在一个细胞内完成 2.个体微小 3.生活在水中 常见的单细胞生物:衣藻、草履虫、酵母菌、变形虫、眼虫、疟原虫
孙吴县15012714735： 单细胞什么意思 - ？
涂亭亚伯： 生物圈中还有肉眼很难看见的生物,他们的身体只有一个细胞,称为单细胞生物.生物可以根据构成的细胞数目分为单细胞生物(Protozoa)和多细胞生物(Metazoa).单细胞生物只由单个细胞组成,而且经常会聚集成为细胞集落.单细胞生物个体微小,全部生命活动在一个细胞内完成,一般生活在水中. 单细胞生物主要分有核和无核的单细胞. 如果是一般一人说另一人是单细胞的话,指思想,反应比较简单的.
孙吴县15012714735： 单细胞是什么意思?? - ？
涂亭亚伯： 只由一个细胞组成 单细胞生物 生物可以根据构成的细胞数目分为单细胞生物(Protozoa)和多细胞生物(Metazoa).单细胞生物只由单个细胞组成,个体微小,全部生命活动在一个细胞内完成,一般生活在水中.单细胞生物包括所有古细菌和真细菌和很多原生生物.根据旧的分类法有很多动物,植物和真菌多是单细胞生物.新的分类法中,所有的真核单细胞生物都算作原生生物.单细胞或多细胞生物的分类只是描述性的,并不能提供任何亲缘,新陈代谢,构造和习性方面的信息.植物单细胞生物一个特殊的形式是它们有被膜.单细胞生物虽然只由一个细胞构成,但也能完成营养、呼吸、排泄、运动、生殖和调节等生命活动.单细胞在整个动物界中属最低等最原始的动物.
孙吴县15012714735： 植物单细胞培养的方法有哪些 - ？
涂亭亚伯： 1. 平板培养法: 特点:单细胞在培养基中分布均匀,便于定点观察、易筛选;通气差,排泄物易积累造成细胞毒害. 2. 看护培养 特点:简便、成功率高;不能在显微镜下直接观察. 3. 饲养层培养 特点:操作简便;不能在显微镜下追踪细胞的分裂和细胞团的形成. 4. 微室培养法 特点:在培养过程中连续进行显微镜观察;鱿鱼培养基少,水分难以保持,培养基的成分及pH等也溶于变动,细胞短期培养后往往不能再生长. 5. 液体浅层静置培养法 特点:易于补加新鲜培养基、可以镜检.
