在开展单细胞项目时，您是否有以下困惑：
1
技术路线
选酶解还抽核？二者结果如何整合分析？
2
数据挖掘
如何处理海量单细胞数据？
3
关联分析
转录组和染色质开放性数据如何结合？
单细胞数据与GWAS数据能否关联？
今天，小格要与大家分享的是一篇于2024年在Nature发表的经典研究案例。该研究探讨了肌肉萎缩及功能衰退的复杂调控机制，同时很好的回答了上述单细胞项目的常见困惑。
STRATEGY
一段话了解文章主要内容
构建了涵盖不同年龄和健康水平个体的单细胞 & 单细胞核转录组图谱和染色质开放性图谱（31个样本），描述了骨骼肌相关细胞在衰老过程中的基因表达与染色质结构特征变化。
此外，本文还将结合了GWAS数据，将与肌肉减少易感性相关的位点与染色质开放性数据关联，获得具有细胞特异性的易感位点信息，即哪些变异导致转录因子结合的motif改变。
STRATEGY
细胞图谱构建：
酶解or组织抽核？二者结果如何整合？
骨骼肌肉组织主要包含骨骼肌纤维细胞等多核细胞，卫星细胞、免疫细胞等单核细胞，所以本研究同时进行了基于酶解的单细胞转录组（scRNA-seq）和基于组织抽核的单细胞核转录组（snRNA-seq）测序。
整合scRNA-seq和snRNA-seq结果进行初步细胞分群注释，并对卫星细胞、免疫细胞、血管细胞、基质细胞进行重新分群；基于snRNA-seq对骨骼肌纤维细胞进行分群。
STRATEGY
骨骼肌纤维细胞（多核细胞）的挖掘：
回答如何处理海量单细胞数据的问题
因为骨骼肌纤维细胞在骨骼肌肉衰老中扮演重要角色，所以作者首先针对骨骼肌纤维细胞的数量变化、差异表达基因、细胞分化轨迹、转录因子调控网络进行多维挖掘。
结果表明：衰老导致II型肌纤维细胞减少，I型肌细胞相对增加，并通过免疫荧光验证。老年组肌纤维细胞中代谢、肌节相关的基因表达下调并且与染色质开放性存在强相关性；老年组的昼夜节律基因表达失调，与染色质开放性无相关性，说明该类基因的表达存在其他因素调控；老年组的差异表达基因在TGFβ信号传导和细胞黏附通路中富集，表明与肌纤维的相互作用发生改变。
拟时序分析表明I型肌细胞的衰老轨迹是渐进的，而II型是突变的。此外，将肌纤维细胞的转录因子motif富集结果与基因表达关联，获得了与衰老轨迹相关的数十个与可能的转录激活和抑制因子。
STRATEGY
卫星细胞和肌内常驻细胞
(单核细胞)的挖掘
卫星细胞（MuSCs）在受伤时从静止状态转变为激活状态，酶解会使其异常表达，所以基于snRNA-seq数据进行分析。基于转录因子表达，将卫星细胞划分为4种亚群：qMuSCs、epMuSCs、lpMuSCs和dMuSCs。各亚群具有不同的基因表达模式和转录因子结合的motif，通过足迹分析（footprint）证实了转录因子的结合。
老年qMuSCs亚群富含调节高级肌源性阶段的转录因子结合motif，而生长激素相关motif随衰老而丧失，表明衰老导致卫星细胞耗竭且无法对肌肉损伤或体内稳态信号作出反应。
对于肌内常驻细胞：将血管细胞划分为不同内皮细胞和壁细胞亚型；将免疫细胞划分为不同淋巴细胞亚型；将基质细胞划分为不同纤维-脂肪生成细胞亚型。这些细胞亚群随年龄增长出现细胞占比变化。
STRATEGY
针对骨骼肌微环境的细胞通讯分析
通过Cell Chat进行人类骨骼肌微环境的细胞通讯分析。细胞通讯主要涉及单核细胞，且相互作用伴随衰老几乎翻倍。炎症、细胞外基质、生长因子主要参与衰老引起的肌肉萎缩过程。衰老过程中，炎症通讯相关的趋化因子和细胞因子作用增强；细胞外基质沉积随年龄增长而增加；促纤维化因子TGFβ随衰老而增加；多种生长因子介导的信号传导失调。
STRATEGY
将遗传变异位点与细胞类型关联：
回答单细胞与GWAS如何关联的问题
分析易感位点与骨骼肌减少之间的相关性具有重要价值。将前人GWAS研究中揭示的肌肉无力相关的易感位点与snATAC-seq关联，获得具有细胞类型特异性的变异位点数据。
STRATEGY
转录组和染色质开放性数据联合分析
全文贯穿了转录组与染色质开放性联合分析的思路。
1
通过基因表达关联
基因的表达上调与下调是否与染色质开放性具有强相关性？文中肌纤维细胞代谢相关基因表达与染色质开放性表现强相关，但昼夜节律调节基因未显示相关性，说明此类基因表达可能存在甲基化等其他调控因素。
2
构建转录因子调控网络
转录因子调控网络构建也是二者关联分析的常见应用场景。基于染色质开放性与基因表达的相关性，初步建立peaks与靶基因的关联。Peaks中包含转录因子结合的位点，从而进一步构建转录因子 — 靶基因作用网络。
以上就是今天的分享，如果您对单细胞测序和数据分析感兴趣，欢迎联系我们~
电话：010-53918309，邮箱：support@glbizzia.com
