单细胞测序技术及其在传染病研究领域中的应用

单细胞测序技术是在单个细胞水平上对基因组或者转录组进行测序,从而分析相同表型细胞的遗传异质性,或获得难以培养微生物的遗传信息。单细胞测序技术的应用已经深刻地改变了我们对一系列生物学现象的理解,包括基因转录、胚胎发育、癌变。对单细胞测序技术的方法和应用进行了概述,并对其在传染病研究中的应用进行了详细介绍。     

单细胞技术与干细胞疗法在心脏疾病研究中的应用

细胞是生命的基本单位,而异质性则是细胞的固有属性之一。单细胞测序技术的出现,为细胞间异质性的探索、新的细胞群的发现、发育轨迹重建的研究提供了便利。目前,单细胞测序技术已在包括心肌梗死、心肌肥大、心力衰竭在内的研究中有了一定的成果。该文综述了单细胞测序的流程,包括样品制备、文库构建和测序分析,回顾了其在心脏疾病中的应用,并讨论了基于干细胞的疗法在临床中的应用前景。     

单细胞尺度下的微生物学研究:意义与方法

最近研究表明,即便是处于同一种群中的微生物细胞,在基因转录和翻译、蛋白活性、以及代谢物丰度等多个水平都可能存在显著差异,说明微生物细胞间存在着多个层次上的异质性;同时,传统微生物学研究方法需要将所研究的微生物对象在实验室实现再次培养,然后对纯培养的微生物种群进行研究,这样往往造成实验室的研究结果无法真实地反映微生物细胞在自然界中的原始状态,急需发展新的原位研究手段;此外,自然界中的微生物目前只有极少部分可以在实验室中进行培养,仍有大量微生物无法通过传统方法进行发掘和研究。单细胞尺度微生物学为解决这些微生物学研究中的重要挑战提供了一种新的策略和技术思路,有望帮助我们更为直观、深入地了解每个细胞内部的状态,以及其在自然界的生理生态功能。本文对单细胞尺度微生物学研究的意义以及当前单细胞尺度微生物学的研究方法,特别是新兴的微生物单细胞组学方法进行了介绍。     

宏基因组测序在传染性疾病中的研究进展

微生物和人类已经共同进化几百万年了,微生物在维持宿主健康方面起到了非常重要的作用。随着下一代测序技术的进步,可以获得人体在不同环境下微生物群落的特征。本文综述了当前感染各种不同病原菌时复杂微生物群落的变化,病原菌包括HIV、乙肝病毒、流感病毒和结核分支杆菌。我们相信,增加对传染性疾病和微生物群落变化之间关系的认识,能够更好地管理疾病进展。然而,将来的研究可能需要更加整体化,通过分析人体内的微生物与传染性疾病的发生机制之间的关系,以建立疾病的确切因果关系。     

单细胞测序技术及应用进展

同一组织中的细胞往往被认为是具有相同状态的功能单位,传统的检测手段分析的是细胞群体的总体平均反应。然而通过对单个细胞的DNA或RNA进行测序,表明组织系统层面的功能是由异质性细胞构成的。单细胞测序以单个细胞为单位,通过全基因组或转录组扩增,进行高通量测序,能够揭示单个细胞的基因结构和基因表达状态,反映细胞间的异质性,在肿瘤、发育生物学、微生物学、神经科学等领域发挥重要作用,正成为生命科学研究的焦点。单细胞测序的难点是单个细胞的分离、单细胞基因组和转录组的扩增。本文主要介绍和分析了单细胞测序技术中常用的单细胞分离技术、单细胞基因组扩增技术和转录组扩增技术及其优缺点,并对当前已经取得成果的应用领域进行了阐述,为单细胞测序技术的研究与应用提供参考。     

单细胞全基因组扩增技术与应用

同一组织中的细胞往往具有类似的结构和功能,然而通过对单个细胞进行测序分析后,发现每个细胞都具有一定异质性.单细胞全基因组扩增技术是进行单细胞测序的前提,该技术可用于揭示单细胞基因组结构差异,同时在肿瘤研究、发育生物学、微生物学等研究中发挥重要作用,并成为生命科学研究技术的热点之一.单细胞全基因组扩增技术的难点在于单细胞的分离和全基因组的扩增.本文介绍了单细胞全基因组扩增技术中常用的单细胞分离技术和单细胞全基因组扩增技术,并对各技术间的优缺点进行比较,同时着重讨论该技术在肿瘤研究、发育生物学和微生物学研究中的应用.     

微生物单细胞基因组技术及其在环境微生物研究中的应用

单细胞及单细胞基因组学研究是近年生命科学研究的热点之一,微生物单细胞基因组学研究是继微生物元基因组学(又称宏基因组学,Metagenomics)之后新发展起来的,可有效获取环境中大量无法培养的微生物遗传信息的技术。微生物单细胞基因组技术包括单细胞获取、全基因组扩增、全基因组测序以及数据分析等步骤,目前该技术在环境微生物研究中的应用主要集中于探索未被元基因组技术或其它常规技术探测到的新型功能基因,或是对环境中物种丰度极小的未培养微生物的发现,以及对微生物细胞生命进化过程的研究等。本文对微生物单细胞基因组技术中单细胞获取和全基因组扩增所涉及到的不同方法以及应用此技术对环境微生物取得的主要研究进展进行综述。     

单细胞基因组测序技术新进展及其在生物医学中的应用

随着单细胞基因组测序技术的建立与发展,对细胞基因组特征的分析进入了单细胞水平。单细胞的基因组分辨率不但使研究人员能够在单细胞尺度上分析肿瘤细胞的异质性,也使得传统上难以检测的稀有细胞的基因组研究成为可能。这些稀有细胞往往具有重要的生物学意义或临床价值,如癌症患者血液中循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,CTC)的基因组检测或三代试管婴儿植入前胚胎细胞的遗传缺陷诊断与筛查(preimplantation genetic diagnosis/screening, PGD/PGS)。本文总结了近年来发展的各种单细胞基因组扩增技术及其优缺点,并介绍了单细胞基因组测序技术在肿瘤生物学和临床检测中的应用,以期为单细胞基因组测序技术在临床检测中应用开发提供参考。     

单细胞转录组测序技术新进展及其在造血系统研究中的应用

单细胞测序技术凭借其能全面反映细胞群体异质性这一优势,近年来发展迅速.其中,单细胞转录组测序技术提供了在分子水平上对细胞作分类或表征的替代方法,在发育生物学、神经科学、血液学、免疫及癌症等研究领域均展示出了广泛的应用前景.本文总结了近年来单细胞转录组测序技术的主要发展趋势,并列举了该技术在造血系统中的应用.     

古代病原微生物基因组的研究进展

古代病原微生物基因组研究对病理学、微生物学、考古学等领域均具有重要的价值。在过去的十年里,高通量测序和靶向富集技术的发展和应用使古代微生物基因组的获取成为可能,通过对古代人群样本中获取的宏基因组进行筛查,使得引发古代疫情的相关病原体的基因组得以重建,为研究人类传染病的起源、传播和演化提供了一个独特的窗口。在当今全球化的背景下,新发及再发传染性疾病的出现频率促使我们回顾过去,以便更好地了解现代病原菌出现和古代病原菌重新出现的过程和生态环境。在这篇文章中,我们总结了近十年古代病原微生物基因组水平的研究进展,并提出了这项研究所面临的挑战以及未来的研究前景和方向。     

Applications of sequencing technology in clinical microbial infection

Infectious diseases are a type of disease caused by pathogenic microorganisms. Although the discovery of antibiotics changed the treatment of infectious diseases and reduced the mortality of bacterial infections, resistant bacterial strains have emerged. Anti‐infective therapy based on aetiological evidence is the gold standard for clinical treatment, but the time lag and low positive culture rate of traditional methods of pathogen diagnosis leads to relative difficulty in obtaining the evidence of pathogens. Compared with traditional methods of pathogenic diagnosis, next‐generation and third‐generation sequencing technologies have many advantages in the detection of pathogenic microorganisms. In this review, we mainly introduce recent progress in research on pathogenic diagnostic technology and the applications of sequencing technology in the diagnosis of pathogenic microorganisms. This review provides new insights into the application of sequencing technology in the clinical diagnosis of microorganisms.     

Aminoacyl-tRNA synthetases and their inhibitors as a novel family of antibiotics

The emergence of multidrug-resistant strains of pathogenic microorganisms and the slow progress in new antibiotic development has led in recent years to a resurgence of infectious diseases that threaten the well-being of humans. The result of many microorganisms becoming immune to major antibiotics means that fighting off infection by these pathogens is more difficult. The best strategy to get around drug resistance is to discover new drug targets, taking advantage of the abundant information that was recently obtained from genomic and proteomic research, and explore them for drug development. In this regard, aminoacyl-tRNA synthetases (ARSs) provide a promising platform to develop novel antibiotics that show no cross-resistance to other classical antibiotics. During the last few years there has been a comprehensive attempt to find the compounds that can specifically target ARSs and inhibit bacterial growth. In this review, the current status in the development of ARS inhibitors will be briefly summarized, based on their chemical structures and working mechanisms.     

单细胞测序技术在肝脏疾病的应用与展望

新兴的单细胞测序技术能够从单细胞水平揭示基因组、转录组和表观遗传学等分子水平发生的基因变异与表观修饰状态,也可用于鉴定新的细胞类型和表面标记物。这将帮助人们探明疾病发生时细胞基因、转录或表观修饰方面的变化,了解细胞之间的联系,以及深入理解肿瘤异质性。目前,单细胞测序技术已用于多种疾病的研究,其在肝脏疾病,包括肝硬化、肝癌中已有相关成果。于此,综述了单细胞测序技术在肝脏发育及肝病中的应用,讨论了肝脏疾病发生的内在机制以及该技术仍存在的问题,提出可能的解决方案,如发展三维单细胞测序技术将更能帮助人们深刻理解肝脏疾病发生机制。     

单细胞转录组测序在药物成瘾研究中的应用

药物成瘾是复杂的中枢神经系统疾病，相关基础与临床研究均证实药物成瘾的神经机制及神经环路在成瘾行为形成的不同阶段逐渐发生改变。利用全基因组关联研究、全基因组测序、全外显子测序或高通量转录组测序等技术的组学研究对包括药物成瘾在内的精神疾病遗传的脆弱性进行了深入研究。上述单核苷酸多态性检测技术或测序技术主要预测疾病的遗传风险位点。然而，许多中枢神经系统疾病的发生与环境因素密切相关，而且在疾病发展的不同阶段，相关基因的表达存在脑区特异性的细胞异质性信息。因此，传统研究对发病机制的解释存在一定的局限性。单细胞转录组测序技术是针对单个细胞进行转录水平的测定，规避了传统测序对细胞群体平均转录水平检测的缺点，可以定量描述细胞异质性。近年来，单细胞转录测序技术在神经精神科学研究中的应用逐渐受到关注，本文总结了该技术在神经科学研究中的重要应用，并以药物成瘾为例，重点阐述说明其在中枢神经系统疾病中的应用价值。     

多位点测序分型技术在病原微生物分型鉴定中的应用

多位点测序分型(Multilocus sequence typing,MLST)技术是一种以核苷酸序列为基础的病原菌分型方法,它是高通量测序技术与成熟的群体遗传学相结合的产物。该方法简单易行,重复性强,可以通过国际互联网对某一致病菌株在全球范围内的传播分布情况进行追踪监控。目前,MLST技术已被广泛应用于原核病原菌及一些真核病原菌(如真菌)的分型鉴定中。主要对MLST技术的原理及其在一些常见病原菌分型鉴定中的应用进行了简要的阐述。     

Recent advances of single-cell RNA sequencing technology in mesenchymal stem cell research

Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent stromal cells with great potential for clinical applications. However, little is known about their cell heterogeneity at a single-cell resolution, which severely impedes the development of MSC therapy. In this review, we focus on advances in the identification of novel surface markers and functional subpopulations of MSCs made by single-cell RNA sequencing and discuss their participation in the pathophysiology of stem cells and related diseases. The challenges and future directions of single-cell RNA sequencing in MSCs are also addressed in this review.     

Complement evasion by human pathogens

The human immune system has developed an elaborate network of cascades for dealing with microbial intruders. Owing to its ability to rapidly recognize and eliminate microorganisms, the complement system is an essential and efficient component of this machinery. However, many pathogenic organisms have found ways to escape the attack of complement through a range of different mechanisms. Recent discoveries in this field have provided important insights into these processes on a molecular level. These vital developments could augment our knowledge of the pathology and treatment of infectious and inflammatory diseases.     

补体系统基因单核苷酸多态性及其与疾病的关系

天然免疫系统在病原微生物入侵的初始阶段发挥着重要的防御作用,其中补体系统可快速识别、杀伤和清除病原微生物,对疾病的发生、发展和转归起着重要的作用。文章综述了补体系统各成份单核苷酸多态性与疾病的关联研究进展,在DNA水平上揭示了补体系统遗传多态性对疾病发生、发展和转归的影响,对疾病的预防和个体化治疗具有重要的意义。     

单细胞转录组测序技术在心脏发育、疾病以及医学中的 应用

单细胞转录组测序(Single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)可以在单细胞水平描绘出每个细胞同一基因的表达量在不同细胞间的表达水平差异,使得在单细胞水平重新认识各种组织器官成为可能.目前对心脏的测序研究正从传统的普通转录组水平过渡到单细胞水平,对小鼠和人的心脏的测序陆续地发表出来.概述了s...