玩转单细胞测序| 肌肉组织研究思路大揭秘

肌肉组织主要由肌细胞构成，根据形态结构和功能可分为骨骼肌细胞、平滑肌细胞和心肌细胞。肌细胞外形细长，又被称为肌纤维。心肌细胞为短柱状，一般只有一个细胞核，而骨骼肌则是一种复杂的异质组织，由多核肌纤维、免疫细胞、内皮细胞、肌肉干细胞(卫星细胞)、非肌源性间充质祖细胞(如纤维-脂肪源祖细胞)和其他单核细胞组成。

单细胞测序技术的出现为包括肌肉干细胞在内的稀有细胞在其生态位环境中进行完整的转录组和表观基因组等研究提供了前所未有的机会。本文对部分将单细胞测序技术应用于多核骨骼肌细胞转录多样性、成肌细胞分化的异质性、病原刺激或损伤修复后肌细胞/肌肉干细胞微环境研究等相关文献进行导读，希望为大家的单细胞相关研究带来启发。

单细胞核测序（snRNA-seq）确定了多核骨骼肌纤维的转录异质性

研究目的：利用单核RNA测序（snRNA- seq）来确定多核骨骼肌内转录多样性的程度；  

样本信息：小鼠骨骼肌细胞（野生型小鼠5个月的胫骨前肌）；

测序策略：10x平台，单细胞核测序（snRNA-seq）；

捕获细胞数：8331个细胞核；

结论：产后发育和衰老的肌肉中存在着不同的肌核群，肌纤维内的肌核具有调节肌肉生物学的不同转录特征。

单细胞核测序（snRNA-seq）揭示了人成肌细胞分化命运的异质性

研究目的：利用单核RNA测序探索人骨骼肌前体成肌细胞分化的异质性；

样本信息：多核肌管细胞和单核细胞（由人成肌细胞Hu5/KD3培养分化而成）；

测序策略：Fluidigm C1平台，单细胞核测序（snRNA-seq）；

捕获细胞数：133个细胞核；

结论：未融合的单核细胞表现出异质性，处于明显的间充质状态，同时参与骨骼肌分化的miRNAs的初级转录本是表达差异最大的lncRNAs。

单核转录组学研究揭示了多核骨骼肌细胞的功能区段化

研究目的：通过单核RNA测序研究未受损和再生肌肉的核异质性和转录动力学；

样本信息：小鼠胫前肌细胞（未损伤/再生/Mdx营养不良）；

测序策略：CEL-Seq2平台，单细胞核测序（snRNA-seq）；

捕获细胞数：6137 个细胞核；

结论：肌纤维存在不同的核隔间，营养不良小鼠的肌肉中表达修复特征的细胞核群丰富，且与坏死纤维相关。

通过单核RNA测序（snRNA- seq）识别FSHD2肌管细胞核的不同群体类型

研究目的：通过单核RNA测序探索DUX4和其他FSHD诱导基因的内源表达模式；

样本信息：人源成肌细胞（健康型和FSHD2患者四头肌和胫骨活检成肌细胞）；

测序策略：Fluidigm C1 平台，单细胞测序和单细胞核测序

捕获细胞数：101个单细胞+215个细胞核；

结论：FSHD2患者肌管细胞核中存在由DUX4及FDSH诱导的基因的不同表达，并由此带来异质性和疾病特异性转录组变化。

健康和病变心脏的单细胞测序揭示细胞骨架相关蛋白可作为成纤维细胞活化的新调节因子

研究目的：利用单细胞RNA测序识别健康和病变心脏细胞亚群特异性和新型细胞类型特异性标记;

样本信息：小鼠心肌细胞（健康/缺血再灌注手术）;

测序策略：SORT-Seq平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：426个单细胞;

结论：心脏损伤会产生已知细胞类型的新亚群，CKAP4参与了肌成纤维细胞的活化，可作为激活成纤维细胞的新标记并在缺血性心脏病患者的心脏样本中得到验证。

小鼠成纤维细胞的单细胞分析确定了调节心肌细胞成熟的新生儿到成熟个体的转换过程

研究目的：利用单细胞RNA测序探索微环境对心肌细胞成熟的影响，构建心肌细胞相互作用组和调节信号网络；

样本信息：小鼠心脏组织（出生后1/4/7/14/56天）；

测序策略：ICELL8 platform平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：2497个单细胞；

结论：心肌成纤维细胞是促进心肌细胞成熟的微环境中的关键成分，成纤维细胞亚型从新生儿到成熟个体的转换过程推动了心肌细胞的成熟。

单细胞分析揭示成纤维细胞的异质性以及成纤维细胞和壁细胞的鉴定和区分标准

研究目的：利用单细胞RNA测序（scRNA- seq）探索成纤维细胞异质性及单细胞转录图谱；

样本信息：小鼠四个不同组织的肌肉细胞（心脏，骨骼肌，肠和膀胱）；

测序策略：Smart Seq2平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：6158个单细胞；

结论：小鼠成纤维细胞通过胞外基质成分表达的差异在器官间和器官内表现出明显的异质性，且与血管壁细胞存在不同的基因表达特征。

肌肉干细胞层级结构的单细胞分析鉴定了参与骨骼肌再生的异型通讯信号

研究目的：利用单细胞RNA测序构建肌原性连续体和参与肌肉修复的多细胞通讯网络；

样本信息：小鼠四个再生胫骨前肌肉组织细胞（4-7个月的健康小鼠，无损伤及注射及肉毒素处理的第2、5、7天分别取样）；

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：34438个单细胞；

结论：小鼠肌肉干细胞/祖细胞在细胞修复过程中可形成具有特定阶段调控程序的层级结构，多种Syndecan蛋白与旁分泌通讯因子通过互作调节祖细胞的增殖与分化。

脓毒症后骨骼肌和脂肪组织微环境的单细胞构造解析

研究目的：利用单细胞RNA-seq分析实验性脓毒症诱导后小鼠肌肉和脂肪单细胞分辨率的转录变化；

样本信息：小鼠骨骼肌细胞和内脏白色脂肪组织细胞（健康型/脓毒症诱导）；

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：4019个单细胞；

结论：急性严重感染可引起小鼠骨骼肌细胞和脂肪组织的多个组织驻留细胞群发生广泛变化，且感染1个月后细胞微环境仍存在持续改变。

单细胞RNA测序和脂质组学揭示骨骼肌脂肪浸润的细胞和脂质动力学

研究目的：利用单细胞RNA-seq解析骨骼肌脂肪浸润过程中的细胞来源、脂质组和转录组的变化；

样本信息：小鼠胫骨前外侧肌肉组织细胞（50%甘油注射）；

测序策略：10x平台scRNA-seq+ Illumina HiSeq XTen 平台RNA-seq；

捕获细胞数：7000个单细胞；

结论：一个髓系来源的细胞亚群可能参与了小鼠肌内脂肪浸润，甘油诱导的肌内脂肪浸润改变了脂质组成和基因表达谱，短期的寒冷暴露可能会在脂肪浸润的肌肉中调节脂质代谢及其相关信号通路。

分化揭示了小鼠骨骼肌细胞衰老的潜在特征及其形成的能量障碍

研究目的：利用单细胞RNA-seq识别不同年龄小鼠肌肉祖细胞的分化状态，并检测细胞随年龄变化的转录特征；

样本信息：不同年龄的小鼠单核骨骼肌细胞（3月龄/20月龄）；

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：6916个单细胞；

结论：小鼠衰老的骨骼肌干细胞与年轻的骨骼肌干细胞分化轨迹相同，体外老化的肌原细胞在决定其分化命运时出现分化停滞。

单细胞RNA测序探索面肩胛肱型肌营养不良症的病因和发展

研究目的：利用单细胞RNA – seq识别单个细胞中的FSHD转录组并阐明导致FSHD发展的级联事件；

样本信息：人肌肉活检组织（FSHD1患者2例/ FSHD2患者2例/健康对照2例）；

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）

捕获细胞数：7047个单细胞；

结论：所有FSHD1患者原代培养的肌肉细胞存在一小部分FSHD特异性细胞群，细胞中存在与DUX4去抑制相关的新基因类型。

人骨骼肌单细胞转录图谱

研究目的：利用单细胞RNA测序解析人骨骼肌细胞类型及其转录特征；

样本信息：人股外侧肌骨骼肌组织（4个来源于单次肌肉活检的样本）；小鼠股四头肌和横膈膜组织（5头小鼠混样）；

测序策略：10x平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：3479个人单细胞+4000个小鼠单细胞；

结论：鉴定了包括两种成纤维祖细胞(FAP)亚型的11 种人类骨骼肌单核细胞类型，并通过分析公共转录组数据揭示了与年龄、性别、急性运动和训练相关的特定单核细胞类型分布的显著变化。

小鼠短趾屈肌纤维的单细胞RNA测序分析

研究目的：利用单细胞RNA测序验证大颗粒FACS能否应用于小鼠短趾屈肌纤维的单细胞分选，将全细胞单细胞数据与单核数据进行比较，并定义这种重要的肌肉模型；

样本信息：成年小鼠（>3个月）骨骼肌纤维；

测序策略：COPAS SELECT Flow Pilot平台，单细胞测序（scRNA-seq）；

捕获细胞数：763个单细胞；

结论：通过对171个小鼠肌纤维全细胞进行单细胞RNA测序鉴定了三个骨骼肌纤维簇， 与骨骼核转录组数据集的比较证明了其转录本丰度的多样性。