单细胞技术在干细胞研究中的应用

干细胞是具有自我更新和分化潜能的异质性细胞群体。基于细胞群体水平的干细胞研究不能满足深入认识干细胞生物学本质及实际应用的需要。近年来,单细胞相关技术不断发展和成熟,并正在干细胞基础研究及其相关领域中获得迅速应用。该文以造血干细胞为主要例举,就实验研究中常用的单细胞分离、单细胞克隆分析、单细胞移植、单细胞实时定量PCR及单细胞测序等技术原理及其应用进行综述。     

基于单细胞转录组分析的造血微环境研究进展

成体造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是一类主要定居于骨髓,具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞。HSC能够源源不断地产生各谱系成熟血细胞以维持造血系统的动态平衡。HSC功能特性的维持不仅依赖细胞本身的内在调控,还受到其所处的造血微环境或造血龛(hematopoietic microenvironment or hematopoietic niche)中多种成分的影响,因此研究造血微环境对揭示稳态造血调控、HSC体外扩增以及血液系统疾病的发生和发展等具有重要意义。以往研究利用体内成像技术和细胞特异的基因敲除技术,发现了造血微环境中多种细胞、细胞因子以及细胞外基质等成分。但作为一个复杂的三维系统,造血微环境的细胞组成、空间区域划分以及在正常造血维持及应激条件下的作用目前仍有争议。近年来,单细胞组学技术的迅速发展为阐明造血微环境的细胞和分子的异质性提供了新方法,为造血微环境的研究翻开了新的篇章。该文就单细胞转录组测序技术在骨髓微环境研究领域的最新进展进行综述。     

单细胞测序技术在干细胞领域的研究进展

细胞异质性是生物体内普遍存在的一种特性,这种特性容易受外界因素的影响,甚至是单一类型的细胞在生长环境发生改变时,其基因表达也可能出现变化并产生差异。干细胞是一类具有无限自我更新和分化潜能的特殊类型的细胞,在胚胎组织发育和成体组织的动态平衡中发挥了重要作用。单细胞测序为分析包括干细胞在内的细胞异质性提供了强有力的工具,这种技术可通过更加准确的方式剖析细胞异质性。该文综述了近年来发展起来的单细胞测序技术,包括单细胞分离、基因组扩增和测序分析,并讨论了它们在干细胞(包括多能干细胞、肿瘤干细胞和组织特异性干细胞)研究中的应用。     

造血干细胞相关microRNAs的筛选及其促分化研究

为了获得人脐血造血干细胞(HSCs)的microRNAs(miRNAs)表达谱,并对相关miRNAs功能进行初步鉴定.利用免疫磁珠(MACS)和流式细胞仪(FACS)细胞分选技术分离人脐血造血干细胞(HSCs),分别提取细胞总RNA并分离小分子RNA,经荧光标记后与miRNAs基因芯片杂交,获得HSCs的miRNAs表达谱,集落形成实验(CFC)研究在HSC中高表达miR-520h对HSC的促分化作用.成功分离人脐血CD34 细胞和HSC,经基因芯片杂交获得31个造血干细胞相关miRNAs,其中22个为低表达,9个为高表达;经实时定量RT-PCR验证miR-520h显著升高,CFC实验表明其可增加多种集落形成,具有促进HSC向祖细胞分化的作用.上述结果表明,人脐血HSC具有自身特征性miRNAs,参与并调控HSC生物学功能,为深入探讨miRNAs在造血系统发育中的作用打下基础.     

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。     

流式细胞术揭示出枯草芽孢杆菌多态异质性

新近的研究发现,微生物群体异质性现象普遍存在,与微生物群体许多关键功能密切相关.微生物群体中的多种异质性状态需要单细胞水平的分析技术才能被揭示,流式细胞术是获取异质性状态精确分布的重要工具.但微生物细胞尺寸微小、生物分子含量少、常常缺乏特异性试剂等都限制着传统流式细胞技术在微生物研究领域的应用.本论文采用新型的低背景、高灵敏度和高分辨率流式细胞仪,以增强的前向散射光、侧向散射光以及紫外光激发的细菌自发荧光水平这三个无需任何荧光标记就可以检测的信号为参数,首次揭示出不同生长状态的枯草芽孢杆菌具有复杂、动态的异质性状态分布.这一方法鉴定出的枯草芽孢杆菌多种状态及其与生理功能相关的、高度关联的变化,可能对该菌的生理变化规律及其分子机理的认识提供新的机遇.本论文也讨论了这一采用新型高灵敏度、高分辨率流式细胞仪测量非标记细胞参数的方法对于广泛开展各种微生物多态性研究具有巨大潜力.     

造血干细胞体外培养模式的研究进展

造血干细胞（hematopoietic stem cells,HSC）的体外培养可为造血干细胞移植提供大量的造血干细胞,具有重要的临床意义。HSC体外培养方式从二维培养发展到三维培养,从静态培养发展到动态培养,其培养技术及效果日趋成熟,其中以生物反应器为主的动态三维培养具有明显的优势。本文就HSC体外培养的研究进展作一综述。     

造血干细胞体外培养模式的研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSC)的体外培养可为造血干细胞移植提供大量的造血干细胞,具有重要的临床意义。HSC体外培养方式从二维培养发展到三维培养,从静态培养发展到动态培养,其培养技术及效果日趋成熟,其中以生物反应器为主的动态三维培养具有明显的优势。本文就HSC体外培养的研究进展作一综述。     

单细胞测序技术在肝癌研究中的应用

传统的细胞遗传信息研究方法是对大量混合细胞进行高通量测序,得到一群细胞基因表达的平均值,忽视了细胞间存在的异质性。肝癌作为一种人类常见的恶性致命肿瘤,其内部肿瘤细胞存在高度异质性,群体水平分析无法精确揭示其恶性细胞克隆结构和免疫微环境的细胞种类、状态和亚群分布,因此迫切需要进行单细胞水平的分析,这将有助于深入了解肝癌发病机制,进行精准肝癌分型指导临床治疗。同时发现,新型治疗靶点及有效生物标记物,为肝癌患者今后进行精准诊疗提供参考。本文综述了单细胞基因组和转录物组测序技术在肝癌免疫微环境、肝癌细胞异质性、肝癌细胞演化与诊疗和肝癌转移机制及生物标志物研究中的应用。本文还总结了在肝癌研究中,单细胞多组学测序技术在发现新肿瘤亚群、精确识别肿瘤细胞间的异质性和了解肿瘤微环境构成等方面的优势。     

单细胞测序和基因编辑技术在造血干细胞研究中的应用

造血干细胞对血液系统稳态维持发挥着至关重要的作用,它通过自我更新以维持自身不被耗竭,同时通过定向分化,补充各类功能血液细胞。当造血干细胞自我更新和定向分化出现问题,就会产生一系列造血系统疾病,例如髓系白血病、淋系白血病和骨髓增生性疾病等。关于造血干细胞的衰老和疾病变迁的调控机制一直是研究的热点。作为异质性细胞群,造血干细胞命运受到细胞内调控因子、细胞外生长因子、细胞外基质蛋白等多种因素调控,这是一个高度复杂且精确的调控过程。单细胞测序技术的发展,可以在单细胞水平从基因组、转录组、表观遗传组和蛋白质组等方面了解造血干细胞的命运调控网络。利用基因编辑技术可以建立多种基因修饰动物模型,不仅可以用于基因功能研究,也可以用于评价造血干细胞的安全性。此外,基因修饰动物模型结合单细胞测序技术,还能对造血干细胞实现命运示踪和调控分析。单细胞测序和基因编辑等新技术的应用,极大地推动了造血干细胞相关研究的进展。本文将从这些新技术在造血干细胞研究领域中的应用和存在的问题进行阐述,方便大家了解这些技术的优缺点,以便在以后的应用中提供帮助。     

miRNA调控骨髓增生异常综合征的发生发展

骨髓增生异常综合征(MDS)是一组起源于造血干细胞(HSC)的异质性克隆性疾患,以形态学改变(病态造血)和造血功能异常(无效造血)为主要特征,然而其发生、发展及白血病转化的分子机制尚不明确。MicroRNA(miRNA)是一类重要的非编码小分子RNA,在调控造血干细胞发育进程中起着重要作用,其在MDS的发生发展及白血病转化中的作用也逐渐被认识,以miRNA为分子靶点诊治造血干细胞受损疾患的研究具有广阔的应用前景。     

造血干细胞生理调控及其分子基础研究进展

造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是发现最早、研究较多、在临床中广泛应用并一直起着范式作用的一类重要的成体组织干细胞。HSC研究被认为是整个干细胞生物学和再生医学的主要奠基学科之一。HSC具有自我更新、多向分化、静息维持、凋亡控制和运动迁移这五大特性。这些特性既相互影响,又互相制约,共同组建成HSC功能的生理调控网络。本文将围绕构成HSC生物学的这五个主要方面在生理条件下的相关研究机制进行综述,旨在通过对HSC功能调控的认识为其它类型的成体干细胞研究及应用提供引领和示范作用,从而为整个干细胞与再生医学的发展奠定坚实的基础。     

单细胞技术在干细胞组织修复与药物研发中的应用

近十几年来,单细胞技术飞速发展,突破了传统疾病只能对细胞群体进行研究的局限,将分辨率精确到单个细胞,解决了细胞异质性以及生物材料的低获取量等问题。该综述侧重介绍单细胞技术的方法学进展,并且详细阐述了其在干细胞组织修复药物研发中的最新进展,有助于读者了解如何利用单细胞技术寻找组织修复和相关疾病发生、发展中的特定干细胞群落和研究相关生理病理机制,并针对相关疾病建立二维(two-dimensional, 2D)和三维(three-dimensional, 3D)的体外新药筛选模型,从而进行高通量药物筛选。     

造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

综述: 造血干细胞衰老的研究进展

成体干细胞衰老是组织器官老化的重要原因之一.越来越多的证据显示,免疫系统的衰老起始于造血干细胞(HSC)功能的下降,即造血干细胞的衰老直接影响免疫系统的功能.然而,有关HSC衰老的机理和分子机制仍旧不清楚.在这篇综述中,我们总结了造血干细胞衰老的表型,同时从细胞内在及外在两个方面探讨论了HSC衰老的分子机制.     

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.     

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。     

单细胞转录组技术及其在人类细胞图谱构建中的应用

单细胞转录组技术在单细胞水平上进行转录组测序,提供了单个细胞的基因表达差异信息,使在单细胞尺度下研究个体细胞、相关环境细胞及其相互作用的机理成为可能.近年来,单细胞转录组技术在c DNA扩增原理上经历了从末端加尾、体外逆转录到模板置换的方法发展,大大提高了基因检测的数量、基因表达的准确性等.同时,在单细胞选取方式上进行了从96/384孔板到油包水液滴以及纳米微孔的创新,在提高通量和重复性的同时降低了整体实验成本.单细胞转录组技术广泛应用于细胞群体分类和异质性研究,推动了从发育生物学到正常、病态组织细胞图谱的构建.本文对单细胞转录组技术近年的技术进展以及在人类细胞图谱构建中的应用进行了综述.     

间充质干细胞在造血干细胞移植中的应用

间充质干细胞(MSCs)是一种具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞,存在于骨髓、脂肪组织、脐血及多种胎儿组织.它可分泌多种细胞因子及生长因子,促进造血干细胞(HSC)的增殖与分化.MSCs还具有免疫调节、抗炎和组织修复作用,可减轻移植物抗宿主病(GVHD)及其他移植相关并发症.     

缺氧对于间充质干细胞分化的影响

间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC),是来源于中胚层的具有自我更新能力和多向分化潜能干细胞,在体内外可以分化成骨、软骨、脂肪、肌腱和肌细胞等.由于其强大的分化潜能,MSC在组织工程与再生医学方面具有广泛的应用前景.MSC存在于高度受调控的被称为"壁龛"的微环境中.干细胞壁龛处于一个缺氧的环境中,氧分压可以低至7.2 mmHg.同时MSC是肿瘤微环境的重要的细胞组成成分,肿瘤微环境也是存在于一个缺氧的环境中.了解MSC在缺氧状态下的分化能力,对于组织工程、再生医学和肿瘤的发生发展研究具有重要的意义.缺氧相关的信号转导参与MSC定向分化能力的过程.目前MSC在缺氧状态下的成脂和成骨分化的研究存在着差异,这些研究结果的差异可能是由于MSC的异质性以及实验操作不同所引起.