咦看到这个标题是不是有点疑惑，现在这么卷，单凭单细胞转录组怎么看也不可能拿下十几分的nature子刊吧？
不过我们还是要分情况讨论的。采样难易，是否首发，以及样本数量等，这些都会影响能发表的影响因子高低。比如说同样研究某疾病，你是第一个关于该疾病的单细胞转录研究的，那创新性肯定是拉满的，影响因肯定不低。后来者再发就达不到这个高度了。
假如该疾病采样非常难，活体采样更是有违天理人伦，会造成人体损伤等，那就是我们今天分享的这篇文章的情况了。作者想要研究人类椭圆囊毛细胞是否在体内再生，但是对人类内耳进行活检可能会导致其失去功能，所以该研究团队退而求其次，选择了在器官捐赠者和前庭神经鞘瘤患者采样克服了这个困难。
当然，如果恰好有做人类内耳疾病相关方向的小伙伴，想要做到和该研究一样进行采样可能非常困难，因此作者公开了原始数据，大家可以自行下载使用（见数据来源部分）。
该研究生信分析也基本是单细胞转录组的常见分析，例如差异基因表达、轨迹分析等（如果那你正在学习单细胞转录组，面对庞大的原始数据无从下手，笔记本嘶嘶冒烟，可以看下我们的服务器独享服务哦！专人指导价格优惠！另外如果拿到“裸测数据”还未分析，也可以找船长进行个性化的定制分析，相比测序公司给出的方案，我们可以更加详细更加贴合您的需求，一份数据可能会衍生出好几篇SCI！心动不如行动，二维码就在下面，等你滴滴~）
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后台回复321获取原文献，文献编号20240714
l题目：单细胞转录组图谱揭示患病人类内耳平衡器官再生增强
l杂志：Nature Communications
l影响因子：IF=14.7
l发表时间：2024年6月
研究背景
在内耳中，听觉和前庭毛细胞对于检测声音和头部运动至关重要。已知遗传突变、耳毒性药物、噪音暴露和衰老会导致毛细胞退化，从而导致永久性听力丧失和前庭功能障碍。虽然哺乳动物听觉毛细胞的损失是不可逆的，但小鼠模型显示前庭毛细胞在稳态期间会更新并在受损后再生，尽管程度有限。以往研究检查人类内耳的再生能力仅限于使用从手术患者那里获得的氨基糖苷类损伤的器官型培养物展示毛细胞再生。这些现象是否同样发生在人类utricle中尚未得到证明，部分原因是获取正常和病变的人类内耳组织极其具有挑战性。作者从器官捐献者和前庭神经鞘瘤患者那里获得了活的成熟的utricle，并呈现了一个经过验证的、具有前所未有的分辨率的单细胞转录组图谱。
研究思路
样本获取：从器官捐献者和前庭神经鞘瘤患者那里获取成熟的前庭器官（utricle）。
单细胞转录组分析：使用单细胞RNA测序技术对前庭器官的细胞进行深入分析，以创建一个高分辨率的单细胞转录组图谱。
细胞和通路识别：通过生物信息学方法筛选Daqinjiao Decoction（DQJD）的主要化学成分和潜在的靶基因，并识别与CSVD（脑小血管病）相关的关键靶点和通路。
转录组轨迹分析：利用计算方法分析支持细胞向毛细胞转变过程中的动态基因表达模式，以及相关的信号通路，如Wnt和IGF-1信号通路。
功能验证：通过建立大鼠模型，使用分子对接、西方印迹分析（Western blot）和实时定量聚合酶链反应（QRT-PCR）等技术来确认相关通路中靶点的有效性。
数据整合与分析：将单细胞数据与已知的细胞类型标记基因进行比较，以识别和注释不同的细胞类型，并使用基因本体（GO）功能注释和KEGG通路富集分析来理解这些细胞类型的生物学功能。
数据来源
队列 | 患者数 | 耳朵数 | 诊断条件 | 手术类型 | 纳入时间 | 机构名称及地点 |
队列1 | 24 | 24 | 前庭神经鞘瘤，听力损失 | 经迷路入路肿瘤切除术 | 2015年3月至2022年4月 | 斯坦福大学，耶鲁大学 |
队列2 | 6 | 9 | 器官捐献者 | 无（器官捐献） | 2018年1月至2020年7月 | Donor Network West |
队列3 | 4 | 4 | 成年尸检尸体 | 无（尸检后收集） | 2015年2月至2017年1月 | 加利福尼亚大学洛杉矶分校 |
主要结果
1.成熟的人类utricle的转录异质性
通过对器官捐献者和前庭神经鞘瘤患者的utricle组织进行单细胞测序，揭示了成熟人类utricle的转录异质性。研究鉴定了13种不同的细胞类型，包括毛细胞和支持细胞，并发现了6645个簇定义基因。通过无监督聚类和差异基因表达分析，研究人员能够区分出感觉上皮细胞的不同状态，包括毛细胞前体。
图1 前庭神经鞘瘤和器官捐赠患者的椭圆囊内的感觉细胞和非感觉细胞类型
2.人类毛细胞和支持细胞的分子特征
通过对比分析，鉴定了人类毛细胞和支持细胞的特异性基因。通过原位杂交和免疫标记技术在器官捐献者和前庭神经鞘瘤患者的utricle上验证了这些基因的表达。研究发现了毛细胞和支持细胞共有的基因表达模式，并通过独立的分析方法确认了这些细胞类型的分子特征。
图2 人类前庭毛细胞和支持细胞的差异基因表达
3.毛细胞亚型的时空和转录组特性
揭示了人类utricle中I型和II型毛细胞亚型的时空和转录组特性。通过差异基因表达分析，研究人员发现了两种毛细胞亚型的特异性基因，并通过实验验证了这些基因的表达模式。I型毛细胞特征性地表达ADAM11，呈现两耳瓶状，具有腔突神经支配；而II型毛细胞则表达SOX2和KCNH6，形态为高脚杯状，具有基底外侧细胞质过程。
图3 前庭神经鞘瘤和器官供体球囊中的毛细胞亚型
4.小鼠和人类耳石细胞转录组的比较
比较了人类和小鼠耳石细胞的转录组，发现虽然存在一定的相似性，但人类和小鼠毛细胞亚型的转录组特征只有部分重叠。通过斯皮尔曼相关性分析，研究者发现人类I型和II型毛细胞与小鼠对应细胞之间的基因表达有相当比例是不同的。此外，一些在小鼠中已知的毛细胞标记基因在人类中并没有表现出预期的富集模式，表明人类和小鼠在毛细胞特性上存在差异。
补充图4 毛细胞中富集的基因和物种比较
5.支持细胞亚型的多样性
揭示了人类utricle中支持细胞亚型的多样性。通过差异基因表达分析，研究人员发现了在中心的条纹区和外围的非条纹区中表达不同的基因。特别是，SFRP2在条纹支持细胞中表达，而FRZB在非条纹支持细胞中表达。此外，尽管GFAP在计算分析中没有显示出差异表达，但在非条纹支持细胞中的染色更为明显。这些发现证实了人类utricle中存在两种不同的支持细胞亚型，它们在转录水平和空间分布上具有特异性。这种细胞亚型的区分可能对理解内耳功能和开发治疗方法具有重要意义。
图4 前庭神经鞘瘤和器官捐献者utricle中的人类前庭支持细胞亚型
6.前庭神经鞘瘤utricle中的毛细胞退化
与器官捐献者或尸体相比，前庭神经鞘瘤患者的utricle中毛细胞和支持细胞的数量显著减少，表明存在毛细胞退化。通过免疫标记和组织学分析，研究人员发现前庭神经鞘瘤utricle的上皮层变薄，毛细胞形态异常，许多毛细胞缺乏毛束。此外，研究还观察到毛细胞退化的迹象，如细胞尾的存在，以及毛束的损伤或缺失。通过单细胞RNA测序数据分析，研究人员鉴定了在器官捐献者和前庭神经鞘瘤utricle中表达不同的基因，这些基因可能与细胞类型或疾病状态有关。
图5 前庭神经鞘瘤utricle中毛细胞的退化
7. 人类utricle的转录组和轨迹分析
通过转录组和轨迹分析，探索了人类utricle中毛细胞的再生机制。研究发现，尽管小鼠和人类的utricle都显示出支持细胞的有限毛细胞再生能力，但前庭神经鞘瘤utricle中的自发再生尚未得到直接观察。利用CellRank算法和Palantir预测，研究人员揭示了支持细胞向I型和II型毛细胞状态分化的轨迹，并识别了调控这一过程的关键基因和信号途径。研究结果揭示了毛细胞再生过程中的动态基因表达模式，并发现了I型和II型毛细胞再生的共享及特定分子特征。此外，通过分析动态表达的基因，研究人员还发现了与毛细胞再生相关的多种信号通路，这些发现为理解人类毛细胞的自然再生提供了重要的机制框架。
图6 轨迹分析预测支持细胞向毛细胞的转变
8.前庭神经鞘瘤utricle中的毛细胞前体
通过分析支持细胞向毛细胞过渡过程中的动态表达基因，表征了前庭神经鞘瘤utricle中的毛细胞前体。通过免疫染色和原位杂交技术，研究人员发现了表达毛细胞标记物SYT14、MYO7A和GPX2的伸长细胞，这些细胞的特点是支持细胞标记物ANXA2的表达降低。此外，研究人员还发现了与毛细胞发育、存活和成熟相关的转录因子ATOH1、POU4F3和GFI1在毛细胞前体中的表达。这些毛细胞前体的细胞核位置接近于支持细胞，表明它们正处于向毛细胞转变的过程中。
图7 人类椭圆囊的再生
文章小结
这项研究利用来自成年人类器官捐献者和前庭神经鞘瘤患者的前庭组织，揭示了内耳感觉细胞和非感觉细胞的转录组。展示了前庭神经鞘瘤utricle中既有退化的感觉细胞，也有毛细胞前体。成年人类内耳在分子层面上至今仍然是个谜，而解读损伤和修复的机制对公共卫生至关重要。该研究结果为未来对人类听觉和前庭功能及疾病的研究提供了基础资源。所以发文要趁早，测序也要趁早。以前也有小伙伴反映碰到无良测序公司，交付数据之后就爱搭不理的，很多问题也不给解决，耽误了宝贵的时间，磨蹭两三个月后被别人抢发了，真是令人痛心疾首！所以您其实可以选择只做裸测数据，个性化分析交给我们，这样能定制更详细的分析，更贴近您的要求，一套新鲜的测序数据还可能整出三四个新的idea，何乐而不为呢！
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