2023年单细胞与空间组学领域年度里程碑事件-学术篇

发表时间:2024-01-12 18:22作者:Alex、Reny


2013年,单细胞测序技术被Nature Methods评为年度技术。同年,Science将单细胞测序列为年度最值得关注的六大领域榜首,并认为该技术将改变生物界和医学界的许多领域。2015年,单细胞测序技术再度登上Science Translational Medicine封面。


2016 年,斯德哥尔摩皇家理工学院的 Joakim Lundeberg 团队成功从完整的组织切片中提取出转录组学信息,此后空间转录组学技术开始受到科学家青睐。2019年,Nature Reviews Genetics杂志发表了题为“Spatial transcriptomics coming of age”的文章,正式拉开空间转录组测序的序幕。2021年,Nature Methods杂志将空间转录组测序评为2020年度技术。2022 年,Nature将空间组学列入”2022 年度值得关注的七大生物技术榜单“。


时光的河流到了2023年,在这一年里,单细胞与空间组学领域捷报频传,重磅研究成果不断见刊,单细胞代谢组学被Nature评为2023年值得关注的7项技术之一;空间组学技术成为世界经济论坛发布的2023年十大新兴技术之一,且再一次被Nature Methods杂志评为2023年度最值得关注技术之一。

本期,单细胞测序网特整理了2023年见刊的单细胞与空间组学领域重磅研究成果与各位读者分享。您认为哪些成果值得被称为2023年行业里的里程碑事件?欢迎在文末进行投票。

01

人类细胞图谱计划(HCA)连拔数城

Milestones for 2023

代表工作:
  1. 英国剑桥大学Roser Vento-Tormo研究团队等绘制“迷你胎盘”图谱,为人类怀孕提供了新的见解。文章“Spatial multiomics map of trophoblast development in early pregnancy”3月发表在Nature上。
  2. 肺部细胞图谱揭示肺部细胞类型的显著多样性以及健康和疾病之间的关键差异,将成为肺部研究的宝贵资源。文章“An integrated cell atlas of the lung in health and disease”6月发表在Nature Medicine上,由德国慕尼黑亥姆霍兹中心计算生物学研究所的Fabian J. Theis教授课题组完成。
  3. MD安德森癌症中心Nicholas Navin课题组发布史上最大的单细胞和空间分辨率乳腺细胞图谱,文章“A spatially resolved single-cell genomic atlas of the adult human breast”6月发表在Nature上。
  4. Sarah Teichmann课题组完成最全单细胞和空间分辨率心脏细胞图谱,文章“Spatially resolved multiomics of human cardiac niches”7月发表在Nature上。
  5. Wellcome Sanger Institute的Muzlifah Haniffa研究组等发布卵黄囊细胞图谱,揭开人类早期发育多器官功能。文章“Yolk sac cell atlas reveals multiorgan functions during human early development”8月发表在Science上。
  6. 张宏波/Sarah Teichmann合作绘制首个人类胚胎肢体发育空间与时间图谱,深入揭示了人类肢体发育的特征,还提供了可能影响先天性肢体综合征诊断和治疗的重要见解。文章“A human embryonic limb cell atlas resolved in space and time”12月发表在Nature上。
  7. 许川/Sarah Teichmann等开发细胞类型标准化算法以整合单细胞图谱。文章“Automatic cell-type harmonization and integration across Human Cell Atlas datasets”12月发表在Cell上。


02

胚胎发育研究成果出现井喷

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 麻省理工大学张锋团队绘制首个人类胚胎干细胞分化转录因子图谱,为细胞工程与细胞治疗研究提供了极好的底层工具。文章“A transcription factor atlas of directed differentiation”6月发表在Cell上。
  2. 施威扬/鲍志戎团队合作绘制人类胚胎器官发生时期单细胞图谱,为理解进化过程、寻找出生缺陷因素等提供了线索。文章“A single-cell transcriptome atlas profiles early organogenesis in human embryos”3月发表在Nature Cell Biology上。
  3. Alexander Meissner,Fei Chen,田鲁亦等绘制小鼠胚胎发育的时空组学3D图谱。文章“Spatiotemporal transcriptomic maps of whole mouse embryos at the onset of organogenesis”7月发表在Nature Genetics上。
  4. 中科院彭广敦组首次报道了小鼠胚胎发育E13.5时期全胚胎空间三维分子图谱,从全胚胎层次揭示了器官发育的相互作用机制。文章“Three-dimensional molecular architecture of mouse organogenesis”于7月发表在Nature Communications上。
  5. Jacob H. Hanna团队证明未经基因修饰的人类naïve ESCs也可经诱导自组装为能再现着床后人类胚胎几乎所有已知谱系和结构的SEMs。文章“Complete human day 14 post-implantation embryo models from naive ES cells”9月发表在Nature上。
  6. 景乃禾课题组合作构建小鼠胚层谱系发生过程的单细胞精度时空转录组图谱。文章“Time space and single-cell resolved tissue lineage trajectories and laterality of body plan at gastrulation”于9月发表在Nature Communications上。
  7. 刘真/Miguel/孙强成功合作首次成功构建了高比例胚胎干细胞来源的出生存活嵌合体猴,并证明了猴胚胎干细胞可以高效的贡献到胚外胎盘组织和生殖细胞。文章“Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells”于11月发表在Cell上。
  8. 曹俊越等合作建立了小鼠遗传模型全胚胎的单细胞RNA测序平台。文章“Single-cell, whole-embryo phenotyping of mammalian developmental disorders”于11月发表在Nature上。
  9. Patrick F. Chinnery团队建立了小鼠早期发育过程中谱系特异性基因表达谱,为哺乳动物健康和疾病中线粒体功能的器官特异性差异提供了新的见解。文章“Cell lineage-specific mitochondrial resilience during mammalian organogenesis”2月发表在Cell上。
  10. 王红梅/郭帆/李伟/Nicolas Plachta合作建立了一个可支持食蟹猴胚胎体外发育至受精后25天的3D长时程培养体系。文章“Neurulation of the cynomolgus monkey embryo achieved from 3D blastocyst culture”于5月发表在Cell上。
  11. 谭韬/陈永昌/吴军/季维智/刘兵合作开发食蟹猴胚胎体外发育3D模型,系统研究了原肠运动及造血等早期组织器官发生的谱系特化轨迹和分子演进规律。文章“Ex utero monkey embryogenesis from blastocyst to early organogenesis”5月发表在Cell上。
  12. 德克萨斯大学西南医学中心吴军团队成功在体外模拟了2~3周的人类早期胚胎发育,高度还原了早期器官的发育过程。文章“Modeling post-implantation stages of human development into early organogenesis with stem-cell-derived peri-gastruloids”于8月发表在Cell上。
  13. 德国慕尼黑亥姆霍兹大学表观遗传学和干细胞研究所 Maria-Elena Torres-Padilla 教授课题组建立首个小鼠胚胎全基因组复制时序图谱,揭示了复制时序在哺乳动物体内的发育调控,文章“Emergence of replication timing during early mammalian development”于12月发表在Nature上。
  14. 英国剑桥大学的Patrick F. Chinnery团队发现哺乳动物器官发生过程中细胞谱系特异性线粒体适应性。文章“Cell lineage-specific mitochondrial resilience during mammalian organogenesis”2月发表在Cell上。
  15. 瑞士巴塞尔分子与临床眼科研究所的Botond Roska团队发现胚胎发育中的锥体神经元装配与自闭症的联系,文章“Pyramidal neurons form active, transient, multilayered circuits perturbed by autism-associated mutations at the inception of neocortex”4月发表在Cell上。
  16. Cole Trapnell、Lauren Saunders等揭示发育中胚胎内的细胞基因活性变化的细节。文章“Embryo-scale reverse genetics at single-cell resolution”于11月发表在Nature上。
  17. 以色列魏茨曼科学研究所Yonatan Stelzer,西湖大学程赛凤研究员团队开发兔和小鼠的时间对齐“沙漏”原肠胚模型,文章“Time-aligned hourglass gastrulation models in rabbit and mouse”于5月发表在Cell上。


03

泛癌研究热度不减

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 王凌华团队绘制泛癌T细胞图谱,揭示了从未描述过的T细胞状态和滤泡辅助T细胞、调节性和增殖性T细胞的异质亚群。文章“Pan-cancer T cell atlas links a cellular stress response state to immunotherapy resistance”于5月发表在Nature Medicine上。
  2. Itay Tirosh团队绘制大型泛癌肿瘤内异质性图谱,揭示覆盖24种肿瘤类型的1163个肿瘤样本的转录ITH模式。文章“Hallmarks of transcriptional intratumour heterogeneity across a thousand tumours”于5月发表在Nature上。
  3. 张泽民等课题组合作,通过大规模整合生物信息分析揭示泛癌种自然杀伤细胞异质性,文章“A Pan-Cancer Single Cell Panorama of Human Natural Killer Cells”于8月发表在Cell上。
  4. 美国圣路易斯华盛顿大学的Li Ding课题组绘制11种癌症的多组学图谱,揭开癌症发展过程中的表观遗传调控机制,文章“Epigenetic regulation during cancer transitions across 11 tumour types”于11月发表在Nature上。


04

基因组学与三维基因组学技术不断突破

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 邢栋课题组首次基于测序方法实现了在单细胞水平对转录组和三维基因组的同时检测,揭示三维基因组与基因表达的关系。文章“Linking genome structures to functions by simultaneous single-cell Hi-C and RNA-seq”于6月发表在Science上。
  2. Nicholas Navin、王开乐等开发了一种与FFPE材料兼容的高通量单细胞DNA测序方法——Arc-well,可以对数年甚至数十年前的福尔马林固定石蜡包埋的肿瘤组织进行单细胞DNA测序。文章“Archival single-cell genomics reveals persistent subclones during DCIS progression”于8月发表在Cell上。
  3. 汤富酬课题组开发出基于单分子测序平台的scNanoHi-C技术,该方法实现了在单细胞水平的高阶染色质相互作用检测,并且在通量上具有很好的灵活性。文章“scNanoHi-C: a single-cell long-read concatemer sequencing method to reveal high-order chromatin structures within individual cells”于8月发表于Nature Methods。
  4. 斯坦福大学Karl Deisseroth/Longzhi Tan团队绘制人类与小鼠一生的三维基因组图谱,首次将人脑与鼠脑从出生到衰老、近100年的寿命完完整整地测量了一遍。文章“Lifelong restructuring of 3D genome architecture in cerebellar granule cells”于9月发表在Science上。

05

谱系追踪、动态监测,轨迹推断与扰动筛选继续高歌猛进

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 美国纽约基因组研究所Naville E.Sanjana研究组与 Tuuli Lappalainen研究组通过大规模单细胞并行CRISPR筛选、单细胞转录组与蛋白质组测序对非编码区GWAS位点与血液性状进行关联,建立了非编码位点的顺式与反式调控网络,评估GWAS数据库。文章“Discovery of target genes and pathways at GWAS loci by pooled single-cell CRISPR screens”5月发展在Science上。
  2. 巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程系生物工程教授Randall Platt组运用AAV介导的体内单细胞CRISPR筛选方法在同一动物的单细胞水平上直接检测多种细胞类型中多个基因,不受组织或发育时间点的限制。文章“Transcriptional linkage analysis with in vivo AAV-Perturb-seq”9月发表在Nature上。
  3. 奥地利科学院分子生物技术研究所Juergen A. Knoblich、李冲等利用人脑类器官高通量单细胞基因编辑技术揭示自闭症发育缺陷。文章“Single-cell brain organoid screening identifies developmental defects in autism”9月发表在Nature上。
  4. 哈佛医学院波士顿儿童医院李莉博士,Fernando Camargo教授和西湖大学的王寿文研究员等开发新一代谱系追踪小鼠和多组学谱系追踪技术,为系统理解细胞的分化、发育、迁移、稳态等一系列重要问题提供了全新的手段。文章“A mouse model with high clonal barcode diversity for joint lineage, transcriptomic, and epigenomic profiling in single cells”11月发表在Cell上。
  5. 美国圣裘德儿童研究医院的迟洪波团队利用单细胞CRISPR筛选在体内绘制癌症中的T细胞命运调节基因组图谱。文章“Single-cell CRISPR screens in vivo map T cell fate regulomes in cancer”于11月发表在Nature上。
  6. Ido Amit教授实验室的研究人员首次开发出一种跟踪和测量体内单个细胞随时间变化的方法。文章“Time-resolved single-cell transcriptomics defines immune trajectories in glioblastoma”于12月发表在Cell上。
  7. 新加坡国立大学的Lih Feng Cheow团队在单细胞水平动态追踪功能性蛋白的分泌并关联其相应的转录组和表型特征。文章“Time-resolved assessment of single-cell protein secretion by sequencing”Nat Methods于5月发表在Nat Methods上。
  8. 中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所胡政课题组与厦门大学数学科学学院周达课题组建立基于演化时钟模型的单细胞轨迹推断技术。文章“PhyloVelo enhances transcriptomic velocity field mapping using monotonically expressed genes”7月发表在Nature Biotechnology上。
  9. 曹俊越团队开发新型高通量单细胞组学技术PerturbSci-Kinetics。文章“Dissecting key regulators of transcriptome kinetics through scalable single-cell RNA profiling of pooled CRISPR screens”9月发表在Nature Biotechnology上。
  10. 曹俊越团队开发单细胞组学新方法—TrackerSci,揭示衰老和阿尔茨海默症祖细胞类型及表观遗传特征。文章“Tracking cell-type-specific temporal dynamics in human and mouse brains”9月发表在Cell上。
  11. 波士顿儿童医院血液学/肿瘤科的Vijay G. Sankaran团队利用大规模平行碱基编辑绘制人类造血中的变异效应图谱。文章“Massively parallel base editing to map variant effects in human hematopoiesis”5月发表在Cell上。
  12. 斯坦福大学医学院的Christina Curtis团队利用CRISPR–Cas9技术,在人的胃组织类器官中将TP53的两个等位基因都失活,以此来模拟肿瘤早期,作者在2年多的时间里,通过在多个克隆衍生的培养物中进行实验性演化,确定了这一遗传病变和由此产生的表型之间的因果关系。文章“Deterministic evolution and stringent selection during preneoplasia”5月发表在Nature上。

06

单细胞与空间水平的翻译组学技术联袂亮相

Milestones for 2023

代表工作:

  1. MIT-哈佛Broad研究所王潇课题组建立空间翻译组测序技术,可用于研究完整细胞和组织的RNA调控和蛋白质合成。文章“Spatially resolved single-cell translatomics at molecular resolution”于7月发表在Science上。

  2. 美国德克萨斯大学Can Cenik研究组建立了利用微流控芯片分离核糖体保护片段的方法Ribo-ITP,实现了对包括单细胞输入样本核糖体占用的超高覆盖率和高分辨率测量。文章“Single-cell quantification of ribosome occupancy in early mouse development”于7月发表在Nature上。


07

鼠脑-猴脑-人脑海量研究拼图终成巨画,神经领域精彩不断

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 10月,多个国际研究团队在Science, Science Advances和 Science Translational Medicine上发表了24篇研究论文(其中Science正刊11篇),报道了迄今为止最全人脑与非人灵长类大脑的基因、细胞和结构组成图谱。

  2. 12月(其中一篇在9月),曾红葵、庄小威、任兵、王潇等人在10篇Nature报告了迄今为止最为全面详细的小鼠完整大脑细胞类型的特性描述和分类。包含3200万个细胞,鉴别出约5300个细胞类型。

  3. 中国科学院李澄宇团队发布迄今为止最完整灵长类脑细胞图谱,进一步揭示了灵长类动物的特异性细胞类型。文章“Single-cell spatial transcriptome reveals cell-type organization in the macaque cortex”于7月发表在Cell上
  4. 焦建伟/董骥/杜鹏/靳蕾合作解析迄今最全面的人脑多区域时空发育图谱及规律。文章“Spatiotemporal transcriptome atlas reveals the regional specification of the developing human brain”于12月发表Cell上。
  5. 耶鲁大学医学院的Nenad Sestan团队和Pasko Rakic团队绘制猕猴新皮层区域特化的发育图谱。文章“Molecular programs of regional specification and neural stem cell fate progression in macaque telencephalon”于10月发表在Science上。
  6. 瑞士洛桑大学基础神经科学系Ludovic Telley和Andrea Volterra研究团队发现一种新型脑细胞—谷氨酸能星形胶质细胞。文章“Specialized astrocytes mediate glutamatergic gliotransmission in the CNS”9月发表在Nature上。

  7. 西班牙加泰罗尼亚理工大学的Arnau Sebe-Pedros团队通过单细胞测序与计算模型等技术绘制了扁盘动物细胞类型图谱,并进行跨物种比较,重建了细胞类型的进化过程。文章“Stepwise emergence of the neuronal gene expression program in early animal evolution”于9月发表在Cell上。


08

人类生物分子图谱计划(HuBMAP)惊艳亮相

Milestones for 2023

代表工作:
  1. 7月Nature封面刊登人类生物分子图谱计划(HuBMAP)最新进展,本次共发布了肠道、肾脏与胎盘三个器官的单细胞与空间图谱。


09

阿尔茨海默病取得系列进展

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 5月,德国马普所Klaus-Armin Nave研究团队揭示髓鞘健康可延缓AD发病。文章“Myelin dysfunction drives amyloid-β deposition in models of Alzheimer's disease”发表在Nature上。

  2. 9月,5篇Cell封面论文聚焦阿尔茨海默病,为理解AD神经退行性病变机制,鉴定AD潜在治疗靶点提供了有力支持。


10

人类对衰老的认知更进一层

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 美国斯坦福大学Tony Wyss-Coray团队对衰老小鼠大脑进行了时空转录组图谱绘制,发现了与人类神经退行性疾病相关的基因区域性表达模式,为靶向衰老相关的认知衰退提供了分子基础。文章“Atlas of the aging mouse brain reveals white matter as vulnerable foci”于9月发表在Cell上。

  2. 华盛顿大学医学院免疫系的Maxim N. Artyomov团队揭示了年龄对健康人外周血单核细胞的影响,为进一步理解免疫衰老提供新见解。文章“Single-cell atlas of healthy human blood unveils age-related loss of NKG2C+GZMB–CD8+ memory T cells and accumulation of type 2 memory T cells”于12月发表在Immunity上。

  3. 刘光慧/张维绮/曲静破解灵长类脊髓衰老驱动力。文章“CHIT1-positive microglia drive motor neuron aging in the primate spinal cord”于10月发表在Nature上。

  4. 刘光慧/张维绮/曲静绘制衰老与再生互作的单细胞景观图。文章“Decoding aging-dependent regenerative decline across tissues at single-cell resolution”于10月发表在Cell Stem Cell上。

  5. 西班牙庞培法布拉大学Pura Muñoz-Cánoves研究组与Eusebio Perdiguero研究组揭示衰老细胞延迟肌肉再生机制。文章“Senescence atlas reveals an aged-like inflamed niche that blunts muscle regeneration”6月发表在Nature上。


11

生殖领域持续推进

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 杜鹏团队报道时空解析免疫特性的蜕膜基质细胞介导妊娠早期子宫微环境的建立和稳态维持,揭示了胚胎着床初期蜕膜微环境建立及稳态维持是成功妊娠至关重要的条件。文章“Spatiotemporal insight into early pregnancy governed by immune-featured stromal cells”于9月发表在Cell上。

  2. 赵小阳/高帅/常港等合作揭示人类精子发生过程中的全局性DNA去甲基化参与减数分裂重组的调控,系统揭示了人类精子发生过程中细胞命运转变的表观调控机制。文章“Single-cell multi-omics sequencing of human spermatogenesis reveals a DNA demethylation event associated with male meiotic recombination”于9月发表在Nature Cell Biology上。


12

免疫研究惊喜连连

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 加拿大麦吉尔大学的Logan A. Walsh、 Daniela F. Quail和Peter M. Siegel团队绘制脑肿瘤空间免疫图谱揭示了原发肿瘤和不同实体癌脑转移之间免疫景观的差异,以及胶质母细胞瘤患者生存相关的细胞邻近区。文章“Single-cell spatial immune landscapes of primary and metastatic brain tumours”于2月发表在Nature上。

  2. 斯坦福大学Michael A. Fischbach研究团队绘制肠道微生物特异性T细胞图谱,为未来通过调控肠道菌特异性免疫反应治疗相关疾病提供了新的思路和方向。文章“Mapping the T cell repertoire to a complex gut bacterial community”于8月发表在Nature上。

  3. 李汉杰团队构建人类产前免疫细胞发育的时空动态图谱,揭示了多种巨噬细胞亚型在发育过程中的分化起源、空间定位、功能特征及转录调控机制。文章“An immune cell atlas reveals the dynamics of human macrophage specification during prenatal development”于9月发表在Cell上。

  4. 加州大学圣地亚哥分校的Nicole G. Coufal 团队分析了胎儿不同时期以及产后小胶质细胞的特征,建立了转录因子特征网络。文章“Human microglia maturation is underpinned by specific gene regulatory networks”于9月发表在Immunity上。

  5. 麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的Ang Cui课题组和Nir Hacohen课题组建立了首个单细胞分辨率下的细胞因子免疫应答词典。文章“Dictionary of immune responses to cytokines at single-cell resolution”于12月发表在Nature上。

  6. 哈佛大学的Matthias Nahrendorf团队发现巨噬细胞招募富集诱导房颤。文章“Recruited macrophages elicit atrial fibrillation”7月发表在Science上。

  7. 帕克癌症免疫治疗研究所的Matthew H. Spitze团队发现完整的淋巴结有望提高免疫疗法治疗实体瘤的疗效。文章“Dynamic CD8+ T cell responses to cancer immunotherapy in human regional lymph nodes are disrupted in metastatic lymph nodes”于3月发表在Cell上。

  8. 美国哈佛医学院的Francisco J. Quintana团队发现树突状细胞在自身免疫过程中的新机制。文章“Lactate limits CNS autoimmunity by stabilizing HIF-1α in dendritic cells”8月发表在Nature上。

  9. 澳大利亚新南威尔士大学的Tri Giang Phan、Abigail K. Grootveld和英国牛津大学的Oliver Bannard研究团队发现生发中心凋亡细胞碎片激活可染体巨噬细胞的产生。文章“Apoptotic cell fragments locally activate tingible body macrophages in the germinal center”于3月发表在Cell上。

  10. 哈佛医学院Mathias Lichterfeld、孙玮玮、高策揭示HIV病毒库细胞如何抵抗人类免疫反应的消除。文章“Phenotypic signatures of immune selection in HIV-1 reservoir cells”6月发表在Nature上。

  11. 美国国家过敏和传染病研究所John S Tsang团队发现新冠病毒可能导致男性过度免疫反应。文章“Influenza vaccination reveals sex dimorphic imprints of prior mild COVID-19”于6月发表在Nature上。

  12. 法国巴斯德研究所Lluis Quintana-Murci团队剖析了人类对SARSCoV-2单细胞反应的群体变异。文章“Dissecting human population variation in single-cell responses to SARS-CoV-2”8月发表在Nature上。

  13. 与结核分枝杆菌感染后的控制和疾病进展相关的T细胞受体库。文章“T cell receptor repertoires associated with control and disease progression following Mycobacterium tuberculosis infection”于6月发表在Nature Medicine上。

  14. 加拿大卡尔加里McDonald博士团队揭示肠道菌群失调与医院感染频率增加的免疫关联机制。文章“Dysbiosis of a microbiota-immune metasystem in critical illness is associated with nosocomial infections”于3月发表在Nature Medicine上。


13

单细胞m6A技术虽迟但到

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 挪威奥斯陆大学Arne Klungland和John Arne Dahl课题组,以及美国密西根大学Kin Fai Au研究组开发全转录单细胞RNA m6A修饰鉴定新方法picoMeRIP-seq。文章“Single-cell m6A mapping in vivo using picoMeRIP–seq”6月发表在Nature Biotechnology上。

  2. 新加坡Institute of Molecular and Cell Biology (IMCB) Yuin-Han Loh实验室开发单细胞核m⁶A修饰和转录多组学测序新技术。文章“Single-nucleus multiomic mapping of m6A methylomes and transcriptomes in native populations of cells with sn-m6A-CT”8月发表在Molecular Cell上。

  3. 中国科学院北京基因组研究所杨运桂、杨莹、中国农业大学韩建永及郑州大学孙莹璞合作开发单细胞RNA m6A测序技术。文章“scm6A-seq reveals single-cell landscapes of the dynamic m6A during oocyte maturation and early embryonic development”1月发表在Nature Communications上。


14

单细胞甲基化技术迎来小高潮

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 宾夕法尼亚大学吴昊实验室开发同时检测DNA 5hmC/5mC修饰的单细胞测序技术 Joint-snhmC-seq。文章“Joint single-cell profiling resolves 5mC and 5hmC and reveals their distinct gene regulatory effects”于8月发表在Nature Biotechnology上。

  2. 谢晓亮课题组开发新型单细胞甲基化与羟甲基化测序技术。文章“Single-cell bisulfite-free 5mC and 5hmC sequencing with high sensitivity and scalability”于11月发表在PNAS上。

  3. 潘星华团队创建高度稳健和高效单细胞代表性甲基化测序新技术msRRBS。文章“Shortcut barcoding and early pooling for scalable multiplex single-cell reduced-representation CpG methylation sequencing at single nucleotide resolution”于10月发表在Nucleic Acids Research上。

  4. 厦门大学杨朝勇教授、朱志教授和上海交通大学宋佳研究员开发了 一个高效、高灵敏度和自动化的单细胞DNA甲基化分析平台 。文章“Digital-scRRBS: A Cost-Effective, Highly Sensitive, and Automated Single-Cell Methylome Analysis Platform via Digital Microfluidics”于8月发表在Analytical Chemistry上。

  5. 悉尼大学的Zac Chatterton教授开发了一个单细胞单碱基分辨率DNA甲基化分析方法。文章“Single-cell DNA methylation sequencing by combinatorial indexing and enzymatic DNA methylation conversion”于1月发表在Cell and Bioscience上。

  6. 美国弗吉尼亚理工大学报道首个基于液滴的高通量单细胞DNA甲基化测序平台。文章“Droplet-based bisulfite sequencing for high-throughput profiling of single-cell DNA methylomes”于8月发表在Nature Communications上。


15

空间组学新技术不断涌现

Milestones for 2023

代表工作:

  1. Broad研究所Fei Chen研究组与Evan Z. Macosko研究组报道空间转录组新技术:Slide-tags。文章“Slide-tags enables single-nucleus barcoding for multimodal spatial genomics”12月发表在Nature上。

  2. 华中农业大学曹罡团队开发稳健高效的π-FISH彩虹技术用于多种生物分子的多重原位检测。文章“Highly efficient and robust π-FISH rainbow for multiplexed in situ detection of diverse biomolecules”于1月发表在Nature Communications上。

  3. 美国加州理工学院Viviana Gradinaru团队开发用于生物组织中病毒载体趋向性分析的空间转录组学技术-USeqFISH。文章“Spatial transcriptomics for profiling the tropism of viral vectors in tissues”6月发表在Nature Biotechnology上。



16

空间多组学大规模应用时代在召唤

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 樊荣团队发布空间分辨的表观遗传组和转录组联合分析新技术,能够在空间和全基因组水平上观察表观遗传机制如何在组织中控制转录表型和细胞动态,揭示组织结构中空间表观遗传启动、分化和基因调控的新见解。文章“Spatial epigenome–transcriptome co-profiling of mammalian tissues”于3月发表在Nature上。

  2. 中国科学院彭广敦课题组利用新型空间多组学技术解密小鼠脑发育的时空谱系。文章“Simultaneous profiling of spatial gene expression and chromatin accessibility during mouse brain development”5月发表在Nature methods上。


17

生物信息学工具百家争鸣

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 宾夕法尼亚大学医学院/费城儿童医院李博教授团队开发机器学习算法:,首次实现在单细胞层面准确追踪癌细胞和T细胞间的线粒体传输。文章“Systematic investigation of mitochondrial transfer between cancer cells and T cells at single-cell resolution”10月发表在Cancer Cell 上。

  2. 香港科技大学杨灿教授与吴若昊教授团队开发空间转录组三维重建新方法-STitch3D。文章“Construction of a 3D whole organism spatial atlas by joint modelling of multiple slices with deep neural networks”于10月发表在Nature Machine Intelligence上。

  3. 美国哈佛医学院Fan Zhang和Anna Helena Jonsson等用单细胞多模态数据结合新型计算生物学算法定义类风湿性关节炎滑膜组织的炎症亚型,推动新型靶向治疗。文章“Deconstruction of rheumatoid arthritis synovium defines inflammatory subtypes”于11月发表在Nature上。

  4. 李婧翌团队开发多功能模拟器scDesign3用于单细胞多组学和空间组学的数据模拟和统计推断。文章“scDesign3 generates realistic in silico data for multimodal single-cell and spatial omics”于5月发表在Nature Biotechnology上。

  5. 华盛顿大学圣路易斯分校医学院的Samantha A. Morris研究组通过网络推理和计算机基因扰动分析细胞身份。文章“Dissecting cell identity via network inference and in silico gene perturbation”于2月发表在Nature上。

  6. 斯坦福大学Aaron M. Newman研究团队开发单细胞和空间转录组的高分辨率比对方法CytoSPACE,可重建复杂组织。文章“High-resolution alignment of single-cell and spatial transcriptomes with CytoSPACE”于3月发表在Nature Biotechnology上。

  7. 斯隆凯特琳研究所Dana Pe'er团队和Manu Setty团队开发SEACells从单细胞基因组学数据推断转录和表观基因组细胞状态。文章“SEACells infers transcriptional and epigenomic cellular states from single-cell genomics data”于3月发表在Nature Biotechnology上。

  8. 以色列耶路撒冷希伯来大学的Mor Nitzan、美国麻省理工学院-哈佛大学博德研究所的Aviv Regev和Johanna Klughammer等开发了一种将单细胞和空间组学中细胞身份的注释传递和分解统一起来的计算框架。文章“TACCO unifies annotation transfer and decomposition of cell identities for single-cell and spatial omics”2月发表在Nature Biotechnology上。


18

心脏揭开神秘的面纱

Milestones for 2023

代表工作:

  1. Sarah课题组完成最全单细胞和空间分辨率心脏细胞图谱。文章“Spatially resolved multiomics of human cardiac niches”于7月发表在Nature上。

  2. 奥地利科学院分子生物技术研究所(IMBA)萨沙·门德扬团队利用首个多腔室心脏类器官揭示人类心脏发育和疾病过程。文章“Multi-chamber cardioids unravel human heart development and cardiac defects”于11月发表在Cell上。

  3. 旧金山Gladstone Institutes的Benoit G. Bruneau团队利用四维全胚胎光片成像和改进的计算工具,以单细胞分辨率纵向重建了早期小鼠心脏发育过程。文章“Graded mesoderm assembly governs cell fate and morphogenesis of the early mammalian heart”于2月发表在Cell上。

  4. 加州大学圣地亚哥分校的Vineet Augustine团队揭示了晕厥之谜:大脑与心脏的神秘连接。文章“Vagal sensory neurons mediate the Bezold-Jarisch reflex and induce syncope”于11月发表在Nature上。

  5. 德国慕尼黑工业大学Alessandra Moretti团队利用培养皿中的微型心脏模仿人类心脏的发育。文章“Epicardioid single-cell genomics uncovers principles of human epicardium biology in heart development and disease”发表在Nature Biotechnology上。


19

多组学助力单癌研究

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 加拿大麦吉尔大学的Logan A. Walsh、 Daniela F. Quail和Peter M. Siegel团队绘制肺部肿瘤免疫微环境的单细胞空间景观。文章“Single-cell spatial landscapes of the lung tumour immune microenvironment”于2月发表在Nature上。

  2. 美国纽约的纪念斯隆-凯特琳癌症中心的Pana Peer和Scott Lowe团队揭示表观可塑性与细胞间的相互作用共同指导胰腺肿瘤的发生。文章“Epigenetic plasticity cooperates with cell-cell interactions to direct pancreatic tumorigenesis”于5月发表于Science上。

  3. 哈佛医学院/麻省总医院癌症研究中心Daniel A. Haber课题组,联合Shyamala Maheswaran和David Miyamoto课题组揭示前列腺癌免疫调控的全新表观遗传学机制。文章“DNA hypomethylation silences anti-tumor immune genes in early prostate cancer and CTCs”于7月发表在Cell上。

  4. 法国里昂大学的Patrick Mehlen团队和法国Netris Pharma公司Agnes Bernet团队揭示Netrin-1单抗NP137能够抑制肿瘤EMT过程。文章“Netrin-1 blockade inhibits tumour growth and EMT features in endometrial cancer”于8月发表在Nature上。

  5. 哈佛-麻省理工博得研究所Gabriel K. Griffin团队揭示紫外线照射与白血病的关系。文章“Ultraviolet radiation shapes dendritic cell leukaemia transformation in the skin”于6月发表在Nature上。

  6. 美国范德比尔特大学的Ken S. Lau与Robert J. Coffey团队绘制分子图谱揭秘散发性结直肠肿瘤的演化轨迹和微环境特征。文章"Molecular cartography uncovers evolutionary and microenvironmental dynamics in sporadic colorectal tumors"于11月发表在Cell上。

  7. 英国伦敦大学学院癌症研究所的Christopher J.Tape教授团队发现结肠干细胞极化的致瘤现象。文章“An oncogenic phenoscape of colonic stem cell polarization”于12月发表于Cell上。

  8. 德国慕尼黑大学附属医院Sebastian Kobold团队发现AML的CAR-T新靶点,文章“Single-cell transcriptomic atlas-guided development of CAR-T cells for the treatment of acute myeloid leukemia”于3月发表在Nature Biotechnology上。

  9. 哈佛医学院Peter K. Sorger团队构建出结直肠癌的大规模图谱,揭示了肿瘤状态转变的表观遗传调节。文章“Multiplexed 3D atlas of state transitions and immune interaction in colorectal cancer”于1月发表于Cell。

  10. 白血病患儿持续存在CD19 CAR-T细胞的转录特征。文章“Transcriptional signatures associated with persisting CD19 CAR-T cells in children with leukemia”于7月发表在Nature Medicine上。


20

干细胞未来可期

Milestones for 2023

代表工作:

  1. 日本东京大学Satoshi Yamazaki团队和斯坦福大学Hiromitsu Nakauchi团队建立人造血干细胞的无细胞因子体外扩增系统。文章“Chemically defined cytokine-free expansion of human haematopoietic stem cells”于3月发表在Nature上。

  2. 纽约大学格罗斯曼医学院 Mayumi Ito 教授团队解析黑素干细胞在毛囊微环境的动态迁移和去分化。文章“Dedifferentiation maintains melanocyte stem cells in a dynamic niche”于4月发表在Nature上。

  3. 斯坦福大学的干细胞生物学家 Irving Weissman 和 Daniel Dan Liu揭秘干细胞是如何形成人类大脑的。文章“Purification and characterization of human neural stem and progenitor cells”于2月发表于Cell上。

  4. 耶鲁大学Berna Sozen团队用干细胞“全合成”人类胚胎。文章“Self-patterning of human stem cells into post-implantation lineages”于6月发表在Nature上。

  5. 亥姆霍兹慕尼黑研究中心再生生物医学研究所Yuval Rinkevich团队揭示CD201+筋膜祖细胞编排损伤修复,为皮肤创伤愈合提供了新视角。文章“CD201+ fascia progenitors choreograph injury repair”于11月发表在Nature上。







第二届TICSSO国际单细胞与空间组学大会将于2024年3月29日-3月31日在深圳举办,敬请关注!


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会议合作:13570224918、18928752523




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