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玩轉(zhuǎn)單細(xì)胞測序| 肌肉組織研究思路大揭秘

吉凱基因
2021.8.12

肌肉組織主要由肌細(xì)胞構(gòu)成,根據(jù)形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能可分為骨骼肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞。肌細(xì)胞外形細(xì)長,又被稱為肌纖維。心肌細(xì)胞為短柱狀,一般只有一個細(xì)胞核,而骨骼肌則是一種復(fù)雜的異質(zhì)組織,由多核肌纖維、免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、肌肉干細(xì)胞(衛(wèi)星細(xì)胞)、非肌源性間充質(zhì)祖細(xì)胞(如纖維-脂肪源祖細(xì)胞)和其他單核細(xì)胞組成。

單細(xì)胞測序技術(shù)的出現(xiàn)為包括肌肉干細(xì)胞在內(nèi)的稀有細(xì)胞在其生態(tài)位環(huán)境中進(jìn)行完整的轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組等研究提供了前所未有的機(jī)會。本文對部分將單細(xì)胞測序技術(shù)應(yīng)用于多核骨骼肌細(xì)胞轉(zhuǎn)錄多樣性、成肌細(xì)胞分化的異質(zhì)性、病原刺激或損傷修復(fù)后肌細(xì)胞/肌肉干細(xì)胞微環(huán)境研究等相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行導(dǎo)讀,希望為大家的單細(xì)胞相關(guān)研究帶來啟發(fā)。

Vol.1

單細(xì)胞核測序(snRNA-seq)確定了多核骨骼肌纖維的轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性

研究目的:利用單核RNA測序(snRNA- seq)來確定多核骨骼肌內(nèi)轉(zhuǎn)錄多樣性的程度;??

樣本信息:小鼠骨骼肌細(xì)胞(野生型小鼠5個月的脛骨前?。?;

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞核測序(snRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):8331個細(xì)胞核;

結(jié)論:產(chǎn)后發(fā)育和衰老的肌肉中存在著不同的肌核群,肌纖維內(nèi)的肌核具有調(diào)節(jié)肌肉生物學(xué)的不同轉(zhuǎn)錄特征。

Vol.2

單細(xì)胞核測序(snRNA-seq)揭示了人成肌細(xì)胞分化命運(yùn)的異質(zhì)性

研究目的:利用單核RNA測序探索人骨骼肌前體成肌細(xì)胞分化的異質(zhì)性;

樣本信息:多核肌管細(xì)胞和單核細(xì)胞(由人成肌細(xì)胞Hu5/KD3培養(yǎng)分化而成);

測序策略:Fluidigm C1平臺,單細(xì)胞核測序(snRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):133個細(xì)胞核;

結(jié)論:未融合的單核細(xì)胞表現(xiàn)出異質(zhì)性,處于明顯的間充質(zhì)狀態(tài),同時參與骨骼肌分化的miRNAs的初級轉(zhuǎn)錄本是表達(dá)差異最大的lncRNAs。

Vol.3

單核轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究揭示了多核骨骼肌細(xì)胞的功能區(qū)段化

研究目的:通過單核RNA測序研究未受損和再生肌肉的核異質(zhì)性和轉(zhuǎn)錄動力學(xué);

樣本信息:小鼠脛前肌細(xì)胞(未損傷/再生/Mdx營養(yǎng)不良);

測序策略:CEL-Seq2平臺,單細(xì)胞核測序(snRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):6137 個細(xì)胞核;

結(jié)論:肌纖維存在不同的核隔間,營養(yǎng)不良小鼠的肌肉中表達(dá)修復(fù)特征的細(xì)胞核群豐富,且與壞死纖維相關(guān)。

Vol.4

通過單核RNA測序(snRNA- seq)識別FSHD2肌管細(xì)胞核的不同群體類型

研究目的:通過單核RNA測序探索DUX4和其他FSHD誘導(dǎo)基因的內(nèi)源表達(dá)模式;

樣本信息:人源成肌細(xì)胞(健康型和FSHD2患者四頭肌和脛骨活檢成肌細(xì)胞);

測序策略:Fluidigm C1 平臺,單細(xì)胞測序和單細(xì)胞核測序

捕獲細(xì)胞數(shù):101個單細(xì)胞+215個細(xì)胞核;

結(jié)論:FSHD2患者肌管細(xì)胞核中存在由DUX4及FDSH誘導(dǎo)的基因的不同表達(dá),并由此帶來異質(zhì)性和疾病特異性轉(zhuǎn)錄組變化。

Vol.5

健康和病變心臟的單細(xì)胞測序揭示細(xì)胞骨架相關(guān)蛋白可作為成纖維細(xì)胞活化的新調(diào)節(jié)因子

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序識別健康和病變心臟細(xì)胞亞群特異性和新型細(xì)胞類型特異性標(biāo)記;

樣本信息:小鼠心肌細(xì)胞(健康/缺血再灌注手術(shù));

測序策略:SORT-Seq平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq)

捕獲細(xì)胞數(shù):426個單細(xì)胞;

結(jié)論:心臟損傷會產(chǎn)生已知細(xì)胞類型的新亞群,CKAP4參與了肌成纖維細(xì)胞的活化,可作為激活成纖維細(xì)胞的新標(biāo)記并在缺血性心臟病患者的心臟樣本中得到驗(yàn)證。

Vol.6

小鼠成纖維細(xì)胞的單細(xì)胞分析確定了調(diào)節(jié)心肌細(xì)胞成熟的新生兒到成熟個體的轉(zhuǎn)換過程

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序探索微環(huán)境對心肌細(xì)胞成熟的影響,構(gòu)建心肌細(xì)胞相互作用組和調(diào)節(jié)信號網(wǎng)絡(luò);

樣本信息:小鼠心臟組織(出生后1/4/7/14/56天);

測序策略:ICELL8 platform平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):2497個單細(xì)胞;

結(jié)論:心肌成纖維細(xì)胞是促進(jìn)心肌細(xì)胞成熟的微環(huán)境中的關(guān)鍵成分,成纖維細(xì)胞亞型從新生兒到成熟個體的轉(zhuǎn)換過程推動了心肌細(xì)胞的成熟。

Vol.7

單細(xì)胞分析揭示成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性以及成纖維細(xì)胞和壁細(xì)胞的鑒定和區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序(scRNA- seq)探索成纖維細(xì)胞異質(zhì)性及單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜;

樣本信息:小鼠四個不同組織的肌肉細(xì)胞(心臟,骨骼肌,腸和膀胱);

測序策略:Smart Seq2平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):6158個單細(xì)胞;

結(jié)論:小鼠成纖維細(xì)胞通過胞外基質(zhì)成分表達(dá)的差異在器官間和器官內(nèi)表現(xiàn)出明顯的異質(zhì)性,且與血管壁細(xì)胞存在不同的基因表達(dá)特征。

Vol.8

肌肉干細(xì)胞層級結(jié)構(gòu)的單細(xì)胞分析鑒定了參與骨骼肌再生的異型通訊信號

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序構(gòu)建肌原性連續(xù)體和參與肌肉修復(fù)的多細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò);

樣本信息:小鼠四個再生脛骨前肌肉組織細(xì)胞(4-7個月的健康小鼠,無損傷及注射及肉毒素處理的第2、5、7天分別取樣);

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):34438個單細(xì)胞;

結(jié)論:小鼠肌肉干細(xì)胞/祖細(xì)胞在細(xì)胞修復(fù)過程中可形成具有特定階段調(diào)控程序的層級結(jié)構(gòu),多種Syndecan蛋白與旁分泌通訊因子通過互作調(diào)節(jié)祖細(xì)胞的增殖與分化。

Vol.9

膿毒癥后骨骼肌和脂肪組織微環(huán)境的單細(xì)胞構(gòu)造解析

研究目的:利用單細(xì)胞RNA-seq分析實(shí)驗(yàn)性膿毒癥誘導(dǎo)后小鼠肌肉和脂肪單細(xì)胞分辨率的轉(zhuǎn)錄變化;

樣本信息:小鼠骨骼肌細(xì)胞和內(nèi)臟白色脂肪組織細(xì)胞(健康型/膿毒癥誘導(dǎo));

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):4019個單細(xì)胞;

結(jié)論:急性嚴(yán)重感染可引起小鼠骨骼肌細(xì)胞和脂肪組織的多個組織駐留細(xì)胞群發(fā)生廣泛變化,且感染1個月后細(xì)胞微環(huán)境仍存在持續(xù)改變。

Vol.10

單細(xì)胞RNA測序和脂質(zhì)組學(xué)揭示骨骼肌脂肪浸潤的細(xì)胞和脂質(zhì)動力學(xué)

研究目的:利用單細(xì)胞RNA-seq解析骨骼肌脂肪浸潤過程中的細(xì)胞來源、脂質(zhì)組和轉(zhuǎn)錄組的變化;

樣本信息:小鼠脛骨前外側(cè)肌肉組織細(xì)胞(50%甘油注射);

測序策略:10x平臺scRNA-seq+ Illumina HiSeq XTen 平臺RNA-seq;

捕獲細(xì)胞數(shù):7000個單細(xì)胞;

結(jié)論:一個髓系來源的細(xì)胞亞群可能參與了小鼠肌內(nèi)脂肪浸潤,甘油誘導(dǎo)的肌內(nèi)脂肪浸潤改變了脂質(zhì)組成和基因表達(dá)譜,短期的寒冷暴露可能會在脂肪浸潤的肌肉中調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及其相關(guān)信號通路。

Vol.11

分化揭示了小鼠骨骼肌細(xì)胞衰老的潛在特征及其形成的能量障礙

研究目的:利用單細(xì)胞RNA-seq識別不同年齡小鼠肌肉祖細(xì)胞的分化狀態(tài),并檢測細(xì)胞隨年齡變化的轉(zhuǎn)錄特征;

樣本信息:不同年齡的小鼠單核骨骼肌細(xì)胞(3月齡/20月齡);

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):6916個單細(xì)胞;

結(jié)論:小鼠衰老的骨骼肌干細(xì)胞與年輕的骨骼肌干細(xì)胞分化軌跡相同,體外老化的肌原細(xì)胞在決定其分化命運(yùn)時出現(xiàn)分化停滯。

Vol.12

單細(xì)胞RNA測序探索面肩胛肱型肌營養(yǎng)不良癥的病因和發(fā)展

研究目的:利用單細(xì)胞RNA – seq識別單個細(xì)胞中的FSHD轉(zhuǎn)錄組并闡明導(dǎo)致FSHD發(fā)展的級聯(lián)事件;

樣本信息:人肌肉活檢組織(FSHD1患者2例/ FSHD2患者2例/健康對照2例);

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq)

捕獲細(xì)胞數(shù):7047個單細(xì)胞;

結(jié)論:所有FSHD1患者原代培養(yǎng)的肌肉細(xì)胞存在一小部分FSHD特異性細(xì)胞群,細(xì)胞中存在與DUX4去抑制相關(guān)的新基因類型。

Vol.13

人骨骼肌單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序解析人骨骼肌細(xì)胞類型及其轉(zhuǎn)錄特征;

樣本信息:人股外側(cè)肌骨骼肌組織(4個來源于單次肌肉活檢的樣本);小鼠股四頭肌和橫膈膜組織(5頭小鼠混樣);

測序策略:10x平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):3479個人單細(xì)胞+4000個小鼠單細(xì)胞;

結(jié)論:鑒定了包括兩種成纖維祖細(xì)胞(FAP)亞型的11 種人類骨骼肌單核細(xì)胞類型,并通過分析公共轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)揭示了與年齡、性別、急性運(yùn)動和訓(xùn)練相關(guān)的特定單核細(xì)胞類型分布的顯著變化。

Vol.14

小鼠短趾屈肌纖維的單細(xì)胞RNA測序分析

研究目的:利用單細(xì)胞RNA測序驗(yàn)證大顆粒FACS能否應(yīng)用于小鼠短趾屈肌纖維的單細(xì)胞分選,將全細(xì)胞單細(xì)胞數(shù)據(jù)與單核數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并定義這種重要的肌肉模型;

樣本信息:成年小鼠(>3個月)骨骼肌纖維;

測序策略:COPAS SELECT Flow Pilot平臺,單細(xì)胞測序(scRNA-seq);

捕獲細(xì)胞數(shù):763個單細(xì)胞;

結(jié)論:通過對171個小鼠肌纖維全細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序鑒定了三個骨骼肌纖維簇, 與骨骼核轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集的比較證明了其轉(zhuǎn)錄本豐度的多樣性。

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