来啦！朋友们，新的一周新的文章又来啦！今天大麦给大家带来一篇来自国人团队的研究成果，这篇发表在《Stem Cell Research & Therapy》上的文章，影响因子高达7.1，聚焦单细胞分析、机器学习在急性髓系白血病（AML）中的应用，并且有实验验证支持，简直是临床科研两手抓的典范！
1、精细的单细胞分析与机器学习结合：在这篇研究中采用了单细胞RNA测序技术，配合机器学习算法，对急性髓系白血病（AML）患者骨髓样本进行了深入分析。研究不仅比较了复发或难治性AML患者与健康对照之间的ENO1表达水平，还通过生存分析探讨了ENO1表达与临床结果之间的相关性。这种结合现代生物信息学方法的策略，不仅提高了研究的精确性和全面性，还为白血病治疗提供了新的生物标志物和治疗靶点。对于各位科研小伙伴来说，绝对是个值得一试的新选择。
2、实验验证与临床意义的紧密结合：研究团队通过体外细胞实验验证了ENO1在AML细胞系中的作用，发现ENO1的抑制能够显著抑制细胞增殖并促进细胞分化。此外，还通过临床样本分析，发现ENO1表达水平与AML患者的预后密切相关，为ENO1作为潜在的临床生物标志物提供了有力证据。这种从实验室到临床的转化研究，不仅在科学上具有创新性，而且在临床应用上具有很高的转化潜力，还更容易获得审稿人的青睐哦！
PS：大麦在这里提醒大家，这篇研究不仅在科学上具有创新性，而且在临床应用上具有很高的转化潜力，所以，如果你对单细胞分析、机器学习或者急性髓系白血病的研究感兴趣，这篇文献绝对值得一读！
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题目：单细胞解剖揭示了ENO1在急性骨髓性白血病干细胞自我更新和耐化学性中的促进作用
杂志：Stem Cell Research & Therapy
影响因子：IF=7.1
发表时间：2024年10月
研究背景
急性骨髓性白血病（AML）治疗依赖化疗和造血干细胞移植，但效果不理想，复发耐药主要由白血病干细胞（LSC）引起。LSC难识别，缺乏通用表面标记。ENO1是糖酵解关键酶，在AML中高表达，预后不佳。本研究结合单细胞RNA测序与机器学习，探索ENO1在AML中的机制，为治疗提供新策略。
数据来源
本研究的数据来源于两个方面：一是对8名复发或难治性急性髓系白血病（R/R AML）患者和4名健康对照者的骨髓样本进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据的分析；二是从GEO数据库下载了两套scRNA-seq数据集，GSE223844包含8名R/R AML患者的数据，GSE116256包含健康对照和预测数据。此外，研究还涉及对28名新诊断的AML患者和37名健康个体的外周血样本进行定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析。
研究思路
本研究首先利用单细胞RNA测序技术结合机器学习算法分析了8例复发/难治性急性髓系白血病（R/R AML）患者和4名健康对照者的骨髓样本，以探究ENO1在白血病干细胞自我更新和化疗耐药性中的作用；其次，通过体外实验验证ENO1的表达水平与AML患者的临床结果之间的相关性，并测试ENO1抑制剂对AML细胞增殖的影响，以评估ENO1作为潜在治疗靶点的可行性。
研究结果
1.R/R AML中的细胞异质性
为了阐明AML的细胞成分和功能特征，基于8名复发/难治性AML患者和4名健康对照者的骨髓单细胞RNA测序数据（图1A），使用机器学习和生物信息学方法进行分析。首先确定了包括HSC/MPPs、GMPs、MEPs、EBMs、不同阶段的红细胞、单核细胞、B细胞、T细胞、NK细胞、cDCs和pDCs在内的多种细胞类型（图1A, B）。通过比较治疗前后的细胞组成，研究发现NR组患者中原始细胞和祖细胞的比例更高，这些细胞类型与治疗反应不良有关（图1C-F）。研究分析揭示了ENO1在AML干细胞自我更新和化疗耐药性中的重要作用。
图1：单细胞转录体谱分析阐明了R/R AML患者的细胞异质性
2.HSC/MPPs和R/R AML的GMP中糖酵解和细胞分化之间的负相关性
基于单细胞RNA测序数据（图1A），采用监督机器学习（图2A）分析了AML患者样本中的细胞，发现恶性细胞主要由原始前体细胞或骨髓细胞组成（图2B）。通过比较恶性细胞与正常造血细胞，研究发现恶性细胞中干细胞相关基因如CD34和PROM1表达上调（图2C）。进一步分析揭示，恶性细胞中ENO1等糖酵解相关基因表达增强，与细胞分化能力成反比（图2D, E）。VIPER分析显示，ENO1等关键调节蛋白在恶性细胞中活跃，可能促进AML的发展（图2F, G）。这些结果表明，ENO1在AML的自我更新和化疗耐药性中起着关键作用。
图2：恶性细胞的识别，并与正常造血细胞系进行比较
3.ENO1参与恶性细胞分化阻滞
基于单细胞RNA测序数据（图3A-G），通过伪时间分析方法研究了AML中正常和恶性骨髓细胞的分化过程。分析发现，与正常细胞相比，恶性细胞的分化明显延迟，且ENO1基因在恶性细胞中的表达水平显著更高（图3B, E, F）。特别是在非响应（NR）组患者中，ENO1的高表达与干细胞自我更新能力相关，可能在化疗耐药中起关键作用（图3G）。此外，ENO1的高表达与AML患者预后不良相关，低ENO1表达患者的生存率显著高于高表达组（图3H, I）。这些结果表明，ENO1在AML的干细胞自我更新和化疗耐药性中扮演着重要角色。
图3：ENO1参与AML恶性细胞的分化阻断
4.ENO1在LSCs中的高度表达有助于自我更新和耐化学性
研究分析了AML患者的HSC/MPP细胞并确定了四个亚群（图4A）。通过比较分析（图4B-D），发现HSC/MPP-1至HSC/MPP-3亚群主要由NR组患者的恶性细胞组成。这些亚群中ENO1表达水平高，与干细胞特性相关（图4E-G）。治疗后，快速增殖的HSC/MPP-3细胞减少，而ENO1高表达的HSC/MPP-1细胞增加（图4H-J），表明ENO1可能在维持干细胞特性和化疗抗性中起关键作用。
图4：ENO1的高表达促进了LSC的自我更新和耐化学性
5.下调ENO1可以减少AML细胞的增殖并诱导分化
为了探究ENO1在AML中的作用，通过慢病毒转导技术在MOLM-13细胞系中构建了ENO1的稳定敲低细胞系（图5A, B）。CCK-8实验显示ENO1敲低后细胞增殖减少，尤其是shRNA2处理的细胞（图5C）。转录组测序分析发现ENO1敲低后有482个基因表达差异，其中127个上调，355个下调（图5D）。GSVA分析显示，上调基因与造血干细胞分化和髓细胞凋亡相关，而下调基因与造血干细胞和髓系祖细胞增殖相关（图5E）。此外，ENO1敲低后长效造血干细胞的激活得分增加，表明ENO1可能维持LSCs的静止状态（图5F）。ENO1抑制剂AP3-III-a4能抑制MOLM-13细胞的增殖，表明靶向ENO1可能是治疗AML的有效策略（图5G）。
图5：ENO1敲除对白血病细胞生存和细胞凋亡的影响
文章小结
又到了总结时刻，这篇文章的主题聚焦在急性髓系白血病（AML）的单细胞分析和机器学习研究，创新性显著；虽然采用的分析流程遵循了生物信息学的经典范式，但本研究通过引入前沿的单细胞RNA测序技术和尖端的机器学习算法，深度融合了临床样本数据。这一创新性的结合，为AML的精准医疗开辟了新的转化途径，轻松拿下高分。你还在犹豫什么？如果你对单细胞分析和机器学习研究感兴趣，但不确定如何将其应用到自己的研究课题中，或者你想要为你的研究项目定制一个独特的创新方案，随时联系我们如果分析有难度也不必担心，专业团队可以提供全方位的支持，从选题评估到思路设计，再到定制化分析，拥有十年行业经验，成本和周期都有保障，性价比高。有需要的话，快来联系大麦吧~
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