人人好,今天跟人人共享一篇题为Single-cell multi-omics analysis of lineage develo pment and spatial organi zation in the human fetal cere bellum(东谈主胎儿小脑谱系发育和空间组织的单细胞多组学分析)东谈主类小脑包含多数神经元迪士尼彩乐园赌博害人,发扬出与大脑不同的发育模式。险些统统种类的脊椎动物进修的小脑齐具有三层,即分子层(ML)、浦肯野细胞层(PCL)和颗粒细胞层(GCL)。
01
霸术布景
东谈主类小脑包含很多神经元,发扬出与大脑不同的发育范式。在这里,咱们对孕周 (GW) 13 至 18 的胎儿样本进行了 scRNA-seq 、 scATAC-seq 和空间转录组学分析,以探索发育中的东谈主类小脑中细胞种种性和发育圭表的出现。
咱们笃定了跨物种保守的临时颗粒细胞祖细胞。对颗粒细胞和浦肯野细胞中的极端模式进行了多维剖解。表征了小脑叶的物种特异性基因抒发模式,咱们发现 PARM1 在东谈主和小鼠颗粒细胞中的散布不一致。在菱形唇处笃定了一个新的潜在神经上皮簇。
咱们还分解了浦肯野细胞和单极刷状细胞的各式亚型,并揭示了去世其种种化的基因调控网络。因此,咱们的霸术提供了有价值的东谈主类小脑多组学景不雅,并促进了咱们对东谈主类小脑发育和空间组织的挽回。
伸开剩余87%见图一
东谈主类小脑发育的多组学分析。
图一
a 东谈主小脑中主要细胞类型发育的示意图抽象(左上)和胎儿样本的时间点和相应的生物事件(右上)。多组学分析的示意图抽象(底部)。
b 具有方式编码的细胞身份的集成东谈主类 scRNA-seq 数据的可视化。GCP、GC 先人。PROs,先人。INs,中间神经元。
c 整合 scRNA-seq 中标记基因的基因抒发模式。灰色清晰初级别,舟师蓝清晰高等别。
d 泄露不同细胞类型的标记基因的热图。
e 在整合数据的 UMAP 镶嵌上可视化的基因速率流图。大多数 Naive 站点齐标有绿色和粉红色箭头。流线清晰预测细胞夙昔转录动描摹态的 RNA 速率,由蓝色、黄色和粉红色弧线得出论断。
f 不同时间点的东谈主类样本和主要细胞类型对 scRNA-seq 数据的孝敬(左)。泄露不同细胞类型比率变化的线图(右)。
g 来自不同时间点的 scRNA-seq 数据之间的相干性。
h-k GW13 (h) 和矢状切片 (j) 的冠状切片的空间转录组数据,区域记号为方式编码。GW13 (i) 和 GW16 (k) 不同细胞类型的标记基因的空间基因抒发模式。
l 空间转录组数据与不同时间点的 scRNA-seq 数据的相干性。
见图二
GC 谱系中的轨迹推断和 EGL 祖细胞亚型。
图二
a 细胞周期不同阶段 GC 谱系的可视化(上图)。在 G1 期 GC 祖细胞和有丝分裂后 GC 的 UMAP 包埋上可视化的伪时间轨迹(下图)。蓝色、橙色和粉红色箭头标记了轨迹所示意的三个潜在亚谱系。
b 沿伪时间改换不同基因的抒发模式。抽象(左)和几个基因的详备模式(右)。
c AT+GCP 和 ND+GCP 的可视化(左)和泄露其标记基因抒发模式的小提琴图(右)。
d 空间基因抒发模式泄露 ATOH1 和 NEUROD1 在东谈主小脑 GW13 和 GW16 EGL 中的分离抒发。
e AT+GCP 中 GO 和 KEGG 项与 ND+GCP 的富集图的比拟。
f GC 开垦的 GRN。
g scRNA-seq 和空间 RNA-seq 数据中 SFRP1 和 PRPH 的基因抒发模式。h CPLX3 和 SV2B 在 GW16 的空间基因抒发模式,箭头极端泄露了 EGL 中的富集(左)。把柄 STRING 的卵白质互相作用网络(右)。
见图三GC 谱系的空间分离和亚谱系的表征。
图三
a BARHL1 和 TLX3 在 GC 谱系中的基因抒发模式(上图)。泄露互补抒发基因部队的火山图(下图)。在每个亚型中险些均匀抒发的基因的记号为蓝色(前部)或绿色(后部)。
b GW13(上图)和 GW16(下图)中 BARHL1 在前区和 TLX3 在后区的空间基因抒发模式。SFRP1 标记的 GC 祖细胞。
c 对应于东谈主小脑中三个叶的三个 GC 亚系的示意图抽象。
d EGL 和 IGL 中 GC 亚系的空间组织。在 EGL 和 IGL 中检测到的基因(上图)。基因(第一个基因对应于外部基因)富集于每个叶(中间)的 EGL 中。富含每个叶 IGL 的基因(下图)。
e Tlx3 和 Parm1 在小鼠中 E15.5 和 E18.5 的原位杂交成果,箭头清晰在小鼠的前叶中检测到 Parm1,迪士尼彩乐园但在后叶中未检测到。
f 东谈主类和小鼠数据鸠合东谈主类(左)或小鼠(右)基因部队的相干性,泄露物种特异性空间基因抒发模式。在每个面板中,左下角的部分是东谈主类数据集。仅揣测 G1 期 GC 谱系细胞。
g GRN 泄露前(蓝色)或后(绿色)特异性基因的潜在转机圭表(左上)和不同基因中可接近区域的可视化(右下)。h scRNA-seq 数据中 GC 祖细胞的四种亚型相等标记基因的抒发(左上)的可视化。PRR35 、 EBF2 和 HEY1 在 GW13 的 oEGL 中的空间散布(右上)。GW16 EGL 中 HEY1 、 PRR35 、 EBF2 和 GALNTL6 的空间散布 (下图)。
见图四
UBC 祖细胞和 UBC 亚系的 GRN。
图四
a UBC 谱系的可视化。UBCpro-3cc 是 S/G2/M 期 UBCpro-3 的缩写。
b 点图泄露了 a 中不同细胞类型的标记基因的抒发模式。下图中 RL 区室中使用的基因是蓝色的。
c 热图泄露了 URL 中包含 EOMES 和 CALCB 的共抒发基因模块的高强度(左)。东谈主 GW16 小脑的 RNA 计数图和荧光图像,URL 由箭头标记(右)。
d 空间基因抒发模式泄露 COL2A1 细胞在 URL 中的散布,而 CALCB 和 EOMES 细胞在 GW13 和 GW16 东谈主小脑中开垦了 URL 的 VZ 和 SVZ。
e 热图泄露了不同 UBC 祖细胞中缩放的转机子强度。
f CNTNAP5 和 LMX1A 在不同 UBC 亚系中的基因抒发模式(左)。已报谈的 UBC 亚系标记物的基因抒发模式(右)。
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g 泄露 UBC 亚系标记基因相干总共的热图。h GRN 泄露不同 UBC 亚系的潜在转机圭表。
见图五中间神经元谱系和 PKC 亚型的轨迹。
图五
a 不同祖细胞、GABA 能神经元和神经胶质细胞的可视化。
b 小提琴图泄露了 a。
c 从 VZ 祖细胞到中间神经元的伪时间轨迹(左上)。PANTR1 和 IGFBP5 的基因抒发模式(左下)。PANTR1 和 IGFBP5 中间神经元的 GO 富集成果(右)。
d 三种 PKC 亚型的可视化(上图)和泄露标记基因相应抒发模式的点图(下图)。
e GW16 Stereo-seq 揭示的 PKC 多维空间基因抒发模式和 scRNA-seq 揭示的相应基因抒发模式。
f scRNA-seq 和 GW13 Stereo-seq 揭示的 PKC 中 PLCB4、CADM1 和 CADM2 的基因抒发模式(下图)。Plcb4 和 Cadm1 在小鼠中 E15.5 (上图) 的原位杂交成果选择自 Allen Brain
g 小鼠 PKC 发育进展的示意图抽象(左)。FOXP1 和 RORB 在东谈主 GW13 小脑中沿 LM 轴的抒发(右)。
h GRN 泄露不同 PKC 亚型的潜在转机圭表(右上)。scATAC-seq 数据中无监督簇的可视化相等标记基因的分数,蓝色代表低水平,黄色代表高水平(左下)。
i 三种 PKC 亚型中不同基因的可接近区域的可视化。深灰色面板强调特定的可拜访区域。基因位点的蓝色或红色永别代表反向或正向转录方针。
02
霸术论断
要而言之,咱们的霸术生成了发育中的东谈主类小脑的大限度多组学图谱。这份全面的图谱申报了早期东谈主类小脑发育和进化的分子机制。咱们瞻望,本霸术中笃定的关节转机因子将在体外用于生成所需的小脑细胞,用于夙昔的临床利用。该数据集关于增强咱们对神经发育破裂等分子变异和细胞类型之间相干的挽回也很遑急。
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发布于:广东省