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文章标题：Single-cell RNA-seq with spike-in cells enables accurate quantification of cell-specific drug effects in pancreatic islets
中文标题：具有加标细胞的单细胞RNA-seq助力量化胰岛中细胞特异性药物作用
发表期刊：Genome biology
发表时间：2020年5月
影响因子：10.8/Q1
单细胞RNA-seq（scRNA-seq）正在成为一种强大的工具，用于剖析药物治疗在复杂组织中的细胞特异性效应。该应用需要高水平的精密度、稳健性和定量准确度，这超出了现有主要用于定性单细胞分析的方法所能达到的水平。
结果分析
1. 作为加标对照的参比细胞可识别单细胞 RNA-seq 中的污染
为了以定量细胞类型特异性分辨率系统地评估药物治疗对原代胰岛的影响，我们将完整的人和小鼠胰岛暴露于 10 μM 蒿甲醚、100 μM GABA、1 μM FoxO 抑制剂 AS1842856 （FoxOi） 中，并对照 DMSO 离体 72 小时。
2. 加标参比池可对细胞特征进行准确的计算校正
我们将污染建模为添加到每个细胞的转录签名中的转录签名。虽然每个样品中不同细胞的污染特征高度相似，但这种特征的增加程度是特定于每个细胞的。
3. 机器学习能够对胰岛中的细胞类型进行无标记分配
根据我们的污染校正表达数据，我们接下来试图识别细胞类型，以评估药物治疗对细胞类型的特异性影响。为了鉴定胰岛细胞亚群，我们首先进行了主成分分析，然后对校正的基因表达数据进行了 t 分布随机邻域嵌入。
4. FoxO的药理抑制在体外诱导胰岛细胞去分化
我们首先分析了FoxOi对胰岛细胞的影响，以评估该化合物是否可以在体外模拟β细胞去分化。与FoxO丢失的遗传模型一致。
5. 用蒿甲醚处理的胰岛中的一个 α 细胞亚群上调胰岛素和 β 细胞标志物
我们根据scRNA-seq数据分析了蒿甲醚对α细胞的影响。在DMSO处理的对照中，1-6%的小鼠和人α细胞表达可检测水平的胰岛素（4-6%Ins1,0.7-3.3%Ins2,1.3-4.3%INS）。在10μM蒿甲醚处理72小时后，我们观察到表达胰岛素的α细胞群在人胰岛中持续增加约3倍，在小鼠胰岛中增加2倍。
6. 蒿甲醚对胰岛中β细胞的影响是物种特异性的
接下来，我们分析了蒿甲醚对β细胞的影响。在小鼠β细胞中，蒿甲醚引起胰岛素表达的强烈下降，这与早期的报道一致，该报道表明该药物诱导β细胞去分化。
文章小结
我们发现，在人类原代组织样本中，无细胞RNA的污染可以占到20%的reads，并且我们表明，使用一种新的生物信息学算法可以有效地消除随之而来的偏差。将我们的方法应用于体外处理的人和小鼠胰岛，我们获得了细胞特异性药物对转录组影响的准确和定量评估。我们观察到 FOXO 抑制诱导 α 和 β 细胞的去分化，而蒿甲醚处理上调 α 细胞亚群中的胰岛素和其他 β 细胞标记基因。在 β 细胞中，蒿甲醚处理后的去分化和胰岛素抑制主要发生在小鼠中，但不发生在人类样本中。
