近年來(lái)隨著(zhù)單細胞轉錄組測序技術(shù)、空間轉錄組測序技術(shù)等高分辨度技術(shù)的出現，已經(jīng)將研究分辨度推進(jìn)到生命的基本單元—細胞水平，革新了以往的許多認知。本期，小編帶來(lái)的是時(shí)空技術(shù)在豬研究領(lǐng)域的研究現狀與應用。
豬不僅是重要的經(jīng)濟家畜，還在科研中扮演重要角色。豬器官與人類(lèi)器官高度相似，被廣泛用于臨床前研究。
2020年，馬斯克展示了植入腦機芯片的豬，展示了腦電波信號的變化；2021年以來(lái)，全球已完成豬器官移植到腦死亡患者的實(shí)驗；2025年，空軍軍醫大學(xué)西京醫院又一次成功實(shí)施了豬肝臟異種移植到人腦死亡患者體內，與之前不一樣的是，這次是切除人類(lèi)肝臟后只保留豬肝臟，探討豬肝能否完全替代人肝。
從時(shí)空實(shí)驗應用條件看，豬的器官組織特征與人類(lèi)接近，實(shí)驗開(kāi)發(fā)難度較低。豬是二倍體生物，基因組質(zhì)量良好，有基因表達調控數據庫和單細胞數據，便于跨物種比較研究。綜上，時(shí)空技術(shù)的應用可提升研究精度，為后續研究提供精準參考。
生殖方向
1.豬早期卵子發(fā)生的時(shí)空圖譜
英文標題：Spatiotemporal dynamics of early oogenesis in pigs
發(fā)表期刊：Genome Biology
影響因子：10.1
發(fā)布時(shí)間：2025-01
DOI：10.1186/s13059-024-03464-8
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，豬E45、E55、E65、E75胚胎卵巢（n=2）。
空間轉錄組，豬E45、E55、E65、E75胚胎卵巢，10x Visium；E65胚胎卵巢，BMKMANU S1000。
百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng )S1000空間轉錄組技術(shù)服務(wù)。
研究?jì)热菘偨Y：
① 該研究結合單細胞RNA測序(scRNA-seq)和空間轉錄組學(xué)(ST)探索在豬卵子發(fā)生早期卵巢微環(huán)境的空間組織，構建時(shí)空基因表達譜。將卵子發(fā)生不同階段的生殖細胞簇投射到空間圖譜中，揭示了發(fā)育中的豬卵巢中生殖細胞的“皮質(zhì)-髓質(zhì)(C-M)”分布。豬和人之間的跨物種分析揭示了在卵子發(fā)生過(guò)程中生殖細胞的保守的C-M分布模式，提示豬可以作為人類(lèi)早期卵子發(fā)生過(guò)程的理想研究模型。
② 利用ST數據進(jìn)行RNA速度分析，確定了豬卵巢皮質(zhì)和髓質(zhì)區顆粒細胞系的分子特征和空間動(dòng)力學(xué)。通過(guò)空間共定位分析和細胞間通訊分析，揭示了皮質(zhì)和髓質(zhì)區域生殖細胞和體細胞之間獨特的細胞-細胞通訊模式。
③ 值得注意的是，卵巢組織的體外培養實(shí)驗結果證實(shí)細胞間NOTCH信號傳導和細胞外基質(zhì)(ECM)蛋白在啟動(dòng)減數分裂和卵子形成程序中起關(guān)鍵作用，表明卵巢微環(huán)境對于生殖細胞的命運調控起著(zhù)重要作用。
圖1-基于Cell2location，使用scRNA-seq數據對ST數據進(jìn)行解卷積
2.時(shí)空技術(shù)解析豬滋養層類(lèi)器官與母胎界面細胞多樣性
英文標題：Defining Cellular Diversity at the Swine Maternal-Fetal Interface Using Spatial Transcriptomics and Organoids
發(fā)表期刊：bioRxiv
發(fā)布時(shí)間：2024-10
DOI：10.1101/2024.10.21.619461
實(shí)驗設計時(shí)空部分：單細胞轉錄組，滋養層細胞系類(lèi)器官（n=3)?？臻g轉錄組：G65臍帶殘端附近1cm*1cm完整胎盤(pán)（包括母體和子代組織，n=4）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 研究者使用足月豬胎盤(pán)構建的sTO（豬滋養層類(lèi)器官）可以擴增、凍存并成功復蘇，高表達滋養層標志基因KRT18、ELF3以及GATA3，與豬胎盤(pán)表達標志更相似。此外，在人工基底膜中培養立刻形成懸浮培養可逆的局部頂面，通過(guò)和體內較為一致的基因表達和細胞通訊程序分化成不同滋養層細胞。與當前其他可用的體外模型相比，研究者開(kāi)發(fā)的sTO是更理想的體外研究模型。
② 使用空間轉錄組技術(shù)定義妊娠中期豬母胎界面上滋養層原位轉錄組圖譜，無(wú)需依賴(lài)傳統標志，揭示了豬子宮和胎盤(pán)的新marker，可用于精準定義豬母胎界面組織學(xué)結構；數據還包含以往未分析到的腺窩區（areola）和交界區，定義出3種腺窩細胞亞群，例如主要位于胎盤(pán)間質(zhì)附近而不明顯與交界區直接接觸的Areola-1?？傊?，該圖譜為后續豬生殖研究提供了基礎參考。
③ 空間數據可用于注釋sTO單細胞轉錄組數據中的細胞類(lèi)型，進(jìn)一步分析發(fā)現sTO涵蓋了豬胎盤(pán)中滋養層細胞群的發(fā)育和功能差異，sTO和胎盤(pán)組織具有相同保守的關(guān)鍵信號通路。此外，由于sTO中有更多增殖干細胞，因而僅在sTO單細胞數據中觀(guān)察到增殖干細胞與其他滋養層間存在互作?？傊?，這些凸顯了sTO在研究豬胎盤(pán)發(fā)育中的用途。
圖2-空間轉錄組學(xué)解析豬母胎界面的全局表達情況
3.豬竇卵泡的單細胞圖譜
英文標題：Deciphering Cellular Heterogeneity and Communication Patterns in Porcine Antral Follicles by Single-Cell RNA Sequencing
發(fā)表期刊：Animals
發(fā)布時(shí)間：2023-09
DOI：10.3390/ani13193019
實(shí)驗設計時(shí)空部分：單細胞轉錄組：D210母豬（取樣前48h內注射5 IU PMSG）竇卵泡（n=2）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 單細胞數據揭示了豬竇卵泡內細胞的顯著(zhù)異質(zhì)性，特別是顆粒細胞，研究者首次在豬中確認壁顆粒細胞（mGC）和卵丘細胞（nGC）存在不同亞群，例如mGC1亞群在激素信號轉導中起到重要作用，而mGC2主要負責雌激素合成，cGC2負責糖酵解和卵丘擴張，cGC1亞群具有mGC和cGC兩種顆粒細胞特征，表明卵泡內存在多種狀態(tài)和功能的細胞。
圖3-豬竇狀卵泡中細胞的降維聚類(lèi)結果
發(fā)育方向
4.豬皮膚早期發(fā)育的時(shí)空圖譜
英文標題：Integrating Single-Cell and Spatial Transcriptomics Reveals Heterogeneity of Early Pig Skin Development and aSubpopulation with Hair Placode Formation
發(fā)表期刊：Advanced Science
影響因子：14.3
發(fā)布時(shí)間：2024-04
DOI：10.1002/advs.202306703
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，E37胚胎（n=1，未知U），E41&E52&E85胚胎（每時(shí)期n=2，同窩有毛N、無(wú)毛H各1）。
空間轉錄組，E37胚胎（n=1），E41&E52&E85胚胎（每時(shí)期n=2，同窩有毛N、無(wú)毛H各1）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 單細胞數據分析得到7種主要細胞類(lèi)型，空間轉錄組數據分析得到6種主要細胞類(lèi)型，包括免疫細胞、內皮細胞、周細胞、施旺細胞等，且不同類(lèi)型細胞空間分布與已知的皮膚組織解剖結構相一致，相關(guān)性分析表明單細胞數據和空間數據中鑒定出的細胞類(lèi)型一致性較高。
② 聯(lián)合已發(fā)表的人、小鼠皮膚單細胞數據分析，發(fā)現豬表皮細胞、免疫細胞以及周細胞表達更多保守的特異性標志基因，這些基因也與人類(lèi)皮膚疾病相關(guān)，表明與小鼠相比，豬皮膚或許是一種更合適的人皮膚疾病研究模型。
③ 表皮細胞簇進(jìn)一步聚類(lèi)得到9種亞型，OGN+/UCHL1+ 細胞主要在E37U中存在，毛囊間表皮（IFE）基底層細胞與祖細胞從E41到E52表現出增加趨勢。擬時(shí)序分析結果顯示存在兩種分化軌跡，OGN+/UCHL1+ 細胞—>IFE基底層細胞和真皮細胞前體（pre-DC）、OGN+/UCHL1+ 細胞—>成熟毛囊基底（Pc）發(fā)育和毛囊（HF）及角質(zhì)細胞分化。真皮成纖維細胞簇進(jìn)一步聚類(lèi)得到乳頭狀成纖維細胞和網(wǎng)狀成纖維細胞，進(jìn)一步分析在E37U中鑒定出成纖維祖細胞。
④ 有毛豬中Pc的形成時(shí)期為E37-E41，無(wú)毛豬中缺乏Pc細胞。CytoTRACE、逆時(shí)序分析等結果表明，無(wú)毛豬OGN+/UCHL1+ 細胞增殖和遷移異常導致Pc不能正常形成，BMP和TGFβ是引起OGN+/UCHL1+ 細胞形成Pc的首個(gè)信號通路。
圖4-ST和scRNA-seq鑒定的常見(jiàn)細胞類(lèi)型的轉錄組之間具有高度一致性
5.豬出生后肝臟發(fā)育的單細胞動(dòng)態(tài)圖譜
英文標題：Single-cell dynamics of liver development in postnatal pigs
發(fā)表期刊：Science Bulletin
影響因子：18.8
發(fā)布時(shí)間：2023-09
DOI：10.1016/j.scib.2023.09.021
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，出生后不同胎齡豬肝臟，D30(n = 3)，D42 (n = 3)，D150(n = 1)，D730(n = 2)。
單細胞核ATAC，D240(n=1)。
研究?jì)热菘偨Y：
① 構建迄今最全面的出生后豬肝臟單細胞發(fā)育圖譜，涵蓋斷奶前（30天）、斷奶后（42天）、生長(cháng)高峰（150天）和成年階段（730天）這四個(gè)生長(cháng)發(fā)育重要階段，數據涵蓋單細胞轉錄組、單細胞核轉錄組以及單細胞ATAC數據，共鑒定到23種細胞類(lèi)型，包括肝臟中的三種稀有細胞類(lèi)型，漿細胞樣樹(shù)突狀細胞（pDCs），CAVIN3+IGF2+內皮細胞和EBF1+成纖維細胞。
② 發(fā)現斷奶前仔豬和成年豬脂肪酸合成的差異，擬時(shí)序分析鑒定出5693個(gè)基因在三個(gè)發(fā)育階段表現出顯著(zhù)表達水平變化，進(jìn)一步分析發(fā)現33個(gè)階段特異性轉錄因子，例如D30富集參與調節出生后肝細胞成熟的轉錄因子EZH2，D42富集參與調節晝夜節律的CLOCK，還首次鑒定出成年豬肝竇內皮特異性的轉錄因子LUAP2。通路富集分析結果顯示不同發(fā)育階段肝竇內皮細胞富集的通路不同，D40是免疫相關(guān)通路富集，D730中主要是代謝相關(guān)通路基因表達上調。
③ 豬D30免疫細胞主要是NK（自然殺傷細胞）和T細胞，以往有報道表明新生小鼠免疫系統重髓系細胞占比更大，出生D30豬肝臟免疫系統可能發(fā)生了從髓系細胞到淋巴系細胞的免疫系統轉變。此外，豬trNK（組織駐留自然殺傷細胞）具有與人類(lèi)相似的轉錄因子表達特征，或表明豬可以作為研究人trNK的理想模型。
圖5-單細胞RNA測序（scRNA-seq）和單核RNA測序（snRNA-seq）鑒定發(fā)育中肝臟細胞類(lèi)型
免疫方向
6.豬腎異種移植排異的時(shí)空圖譜
英文標題：Spatiotemporal immune atlas of a clinicalgrade gene-edited pig-to-human kidney xenotransplant
發(fā)表期刊：Nature Communications
影響因子：14.7
發(fā)布時(shí)間：2024-04
DOI：10.1038/s41467-024-47454-7
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞核轉錄組，移植前豬腎穿刺組織，移植后24h/72h/74h豬腎穿刺組織（n=4）。單細胞轉錄組，移植74h后切除的腎組織CD45+細胞（n=1）；
空間轉錄組，移植前豬腎穿刺組織，移植后24h/72h/74h豬腎穿刺組織（n=4）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 基因編輯豬腎移植給腦死亡且雙腎切除患者。數據分析結果顯示，未在異種移植后的豬腎組織中發(fā)現急性細胞排異或IgM/IgG/配體蛋白結合的證據，但發(fā)現急性腎小管壞死和病因不明的血栓性微血管病變。
② 移植后豬腎中髓系細胞是人和豬腎中檢測到的最多的免疫細胞，移植3天內人B細胞和T淋巴細胞很少檢測到，3天后檢測到的人免疫細胞增多但豐度遠小于豬免疫細胞。
③ 移植3天后發(fā)現人類(lèi)中性粒細胞和單核細胞主要與豬內皮細胞共定位，人巨噬細胞主要與豬基質(zhì)細胞共定位，表明人免疫細胞對豬腎皮質(zhì)浸潤有限。
④ 移植豬腎中人和豬巨噬細胞更傾向于激活抗炎癥基因表達。
圖6-人髓系細胞對豬腎異種移植的有限浸潤
7.豬空腸免疫細胞單細胞圖譜
?
英文標題：Single-Cell Transcriptional Analysis of Lamina Propria Lymphocytes in the Jejunum Reveals Innate Lymphoid Celllike Cells in Pigs
發(fā)表期刊：The Journal of Immunology
發(fā)布時(shí)間：2024-01
DOI：10.4049/jimmunol.2300463
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，4周大仔豬，空腸固有層淋巴細胞（n=3），空腸先天淋巴樣細胞（n=3）。
研究?jì)热菘偨Y：
② 豬空腸ILC標志基因與人基因相似，包括IL-23R、AHR、NCR2等。此外，研究者發(fā)現ILC3可能分化成ILC2、ILC1和NK細胞。ILC3亞群種，ILC3b沒(méi)有明顯高表達基因，是ILC亞群中具有更高轉分化可塑性的亞群，IKZF1和TGFB1可能與該過(guò)程有關(guān)。
③ 豬ILC3表達TAC3基因，該基因編碼蛋白的受體是NK3R，可以促進(jìn)釋放促性腺激素釋放激素，繼而促進(jìn)性激素釋放，因此TAC3在促性腺激素軸上起到重要作用，因而可能存在腸/性腺軸，暗示豬腸道ILC3或調控性腺發(fā)育。
圖7-豬空腸中lLC3s的分型研究
8.感染PEDV仔豬的空腸單細胞圖譜
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英文標題：Identification of Cell Types and Transcriptome Landscapes of Porcine Epidemic Diarrhea VirusInfected Porcine Small Intestine Using Single-Cell RNA Sequencing
發(fā)表期刊：The Journal of Immunology
發(fā)布時(shí)間：2023-02
DOI：10.4049/jimmunol.2101216
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，口服2ml PEDV-24h的3天大仔豬（n=1,4只豬樣本混合），口服對照液體-24h的3天大仔豬（n=1,4只豬樣本混合）
研究?jì)热菘偨Y：
① 首次繪制感染PEDV（豬流行性腹瀉病毒）的仔豬小腸單細胞圖譜，使用人小腸細胞類(lèi)型marker鑒定出12種細胞類(lèi)型，發(fā)現豬小腸tuft細胞新特異性標志基因DNAH11，結果表明多數人小腸特異性marker也可以用到豬研究中。此外，豬小腸Th17細胞（3和9簇）特異性高表達IL17A、IL7F和IL22，但不高表達T細胞代表性CD3，這可能與豬T細胞分化有關(guān)。
② 抗菌肽（AMP）相關(guān)基因分析結果顯示，僅DEFB115和REG3G在仔豬空腸部分的腸細胞中最為豐富，PEDV感染會(huì )導致REG3G顯著(zhù)上調。REG3G表達與IL33、MyD88、STAT3等相關(guān)，在體外實(shí)驗中發(fā)現感染PEDV后IPEC-J2細胞IL33表達水平以及STAT3磷酸化水平顯著(zhù)增加，表明IL33-STAT3信號通路可能在PEDV感染誘導的REG2G表達中起到重要作用。
③ 功能富集分析結果顯示，病毒感染導杯狀細胞、tuft細胞和腸內分泌細胞中緊密連接和粘附連接通路水平顯著(zhù)降低，體外實(shí)驗確認PEDV感染的IPEC-J2細胞中，緊密連接通路相關(guān)基因表達顯著(zhù)降低，但感染晚期粘附連接通路相關(guān)基因轉錄和蛋白質(zhì)水平表達顯著(zhù)增加，這可能是由于不同腸細胞類(lèi)型對PEDV感染的不同響應導致的。冠狀病毒受體分析結果表明，豬小腸上皮細胞高表達多種不同的冠狀面病毒受體，這一發(fā)現支持豬易受冠狀病毒感染并表現感染相關(guān)腸道癥狀。
圖8-豬小腸空腸段細胞類(lèi)型的測定
同源器官比較
9.脊椎動(dòng)物肺單細胞圖譜
英文標題：Origin and stepwise evolution of vertebrate lungs
發(fā)表期刊：Nature ecology & evolution
影響因子：14.1
發(fā)布時(shí)間：2025-2
DOI：10.1038/s41559-025-02642-6
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組測序：
塞內加爾多鰭魚(yú)，肺（n=2），腦/食管/鰓/心臟/腸/肌肉/胃（各器官，n=1）；
非洲肺魚(yú)，肺（n=2），腦/食管/鰓/心臟/腸/腎/肌肉/皮膚/胃（各器官，n=1）；
條紋斑竹鯊，壺腹/魚(yú)鰭/心臟/腸/胰腺/鰓/牙（各器官，n=3），腦/食管/腎（各器官，n=2），脾臟（n=6），眼睛（n=1）；雞肺，E6/E7/P3（各時(shí)期，n=1）；
非洲牛蛙肺（n=2）；鬃獅蜥肺（n=1）。
人/小鼠/大鼠/豬的肺數據使用已有的單細胞轉錄組測序數據。
百邁客生物為塞內加爾多鰭魚(yú)和非洲肺魚(yú)除肺以外的組織，提供了百創(chuàng )DG1000單細胞轉錄組測序服務(wù)。
研究?jì)热菘偨Y：
① 使用單細胞轉錄組測序分析9種動(dòng)物的成體/胚胎肺組織及其他組織，發(fā)現軟骨魚(yú)具有多個(gè)肺發(fā)育所必須得遺傳組分，包括肺特異性基因，但不同物種中這些基因的表達模式和功能可能有差異，表明軟骨魚(yú)距離擁有肺在“進(jìn)化上只差一步之遙”；軟骨魚(yú)食管和胃中，少量細胞共表達對呼吸脊椎動(dòng)物肺功能十分重要的sftpb和abca3基因，暗示頜類(lèi)脊椎動(dòng)物最近共同祖先（LCA）經(jīng)歷顯著(zhù)的演化變化，不僅發(fā)育出重要特征如頜和成對附件，還為肺最終出現奠定基礎。
② 許多保守的非編碼組分（CNE）來(lái)源于頜類(lèi)脊椎動(dòng)物祖先，暗示肺的遺傳基礎可能在脊椎動(dòng)物演化很早就出現，但無(wú)肺蠑螈中缺失的CNE與其促肺活性無(wú)關(guān)，表明這些組分可能還具有除肺發(fā)育以外的多種功能；硬骨魚(yú)祖先來(lái)源的CNE在無(wú)肺蠑螈表現出更高的丟失率，也反映出這些CNE具有顯著(zhù)的肺功能特異性，強調了復雜器官起源中調控組分演化的重要性。這些證據暗示肺起源的兩個(gè)階段過(guò)程，最開(kāi)始頜類(lèi)脊椎動(dòng)物L(fēng)CA出現基礎的肺相關(guān)遺傳組分，隨后譜系演化出更特異性的肺增強子產(chǎn)生硬骨魚(yú)；功能完全的肺可能在軟骨魚(yú)和硬骨魚(yú)譜系分開(kāi)后演化而來(lái)。
③ 全基因組復制對肺演化很重要，1866個(gè)肺相關(guān)直系同源基因中有776個(gè)是脊椎動(dòng)物兩輪全基因組復制（2R-WGD）的產(chǎn)物；哺乳動(dòng)物譜系特異的基因復制也十分重要，sfta2-/-小鼠表現出明顯的呼吸疾病，包括顯著(zhù)的炎癥。
④ 研究成果支持了兩個(gè)關(guān)于復雜器官的前期假設。首先，肺進(jìn)化是一個(gè)逐步過(guò)程，與達爾文預測相一致，與眼睛和其他器官類(lèi)似，肺演化似乎是隨時(shí)間逐漸發(fā)生的。其次，反映了Jacob定律，即演化類(lèi)似“修補匠”，使用已有的遺傳基礎，包括招募、征用已經(jīng)存在的基因和調控組分?？傊?，這些結果表明調控網(wǎng)絡(luò )的修改對肺的起源和演化是十分重要的，新基因或基因重復的出現提供了基礎材料，即使這些基因并不會(huì )立刻發(fā)揮作用。
10.野豬/萊蕪豬/杜洛克豬新生骨骼肌單細胞圖譜
英文標題：Single-Cell RNA-Sequencing Provides Insight into Skeletal Muscle Evolution during the Selection of Muscle Characteristics
發(fā)表期刊：Advanced Science
影響因子：14.3
發(fā)布時(shí)間：2023-10
研究?jì)热菘偨Y：
① 使用單細胞轉錄組測序技術(shù)繪制了野豬、萊蕪豬和杜洛克豬新生骨骼肌駐留細胞圖譜，鑒定出9種細胞類(lèi)型，包括成肌細胞、肌細胞、衛星細胞等，定義兩種新亞型，MT豐富FAP（?bro-adipogenic progenitors）以及肌細胞樣FAP。
② 與不同物種的胎兒和成體骨骼肌相比，豬新生骨骼肌細胞組成類(lèi)型更豐富。例如，豬新生骨骼肌衛星細胞不僅包含衛星干細胞（PAX7+），還包括兩個(gè)有不同肌源性潛能的亞群（HES1+和TRIB1+衛星細胞）；少有研究可解答骨骼肌中FAP的異質(zhì)性，但本研究發(fā)現4種FAP亞群。與人、小鼠骨骼肌數據聯(lián)合分析，發(fā)現豬骨骼肌駐留細胞的通用marker和物種特異性的marker。
③ 豬新生骨骼肌中發(fā)現增殖分化活性狀態(tài)的干性樣細胞，如pro-NK/T、間充質(zhì)干細胞（MSC）、間質(zhì)細胞等，且MSC和FAP間存在一群具有典型標志基因如CD73、CD90和PDGFRA的連續態(tài)細胞亞群。此外，擬時(shí)序分析揭示杜洛克豬新生骨骼肌中的成肌譜系干細胞處于初始階段，野豬的成肌譜系已處于分化末期和成熟期，萊蕪豬位于中間態(tài)。
④ 不同品種豬具有不同骨骼肌表型，它們骨骼肌駐留細胞譜系存在一定差異。與家豬相比，野豬缺少兩種FAP亞群，但存在THY1+衛星細胞；發(fā)現品種特異性細胞類(lèi)型，例如萊蕪豬具有COL13A1+ 腱細胞；與萊蕪豬和野豬相比，杜洛克豬新生肌肉中具有更多增殖的前體脂肪細胞，或意味杜洛克豬未來(lái)選育后可積累更高的IMF（肌內脂肪）。
圖9-野豬、萊蕪豬和杜洛克豬骨骼肌細胞的單細胞轉錄譜分析
11.人/小鼠/大鼠/豬胃竇跨物種比較單細胞圖譜
英文標題：Cross-species single-cell transcriptomic analysis of animal gastric antrum reveals intense porcine mucosal immunity
發(fā)表期刊：Cell Regeneration
發(fā)布時(shí)間：2023-08
DOI：10.1186/s13619-023-00171-w
實(shí)驗設計時(shí)空部分：單細胞轉錄組，人（n=4），小鼠（n=3），大鼠（n=3），豬（n=3）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 使用單細胞轉錄組測序技術(shù)構建人、豬、大鼠和小鼠的胃竇單細胞轉錄組圖譜，鑒定出9種類(lèi)型的細胞，包括小凹黏膜細胞、小凹祖細胞、基底腺粘液細胞等。絕大多數類(lèi)型的細胞存在于兩個(gè)或者多個(gè)物種中，F3和CLCA1低表達水平的祖細胞僅在人類(lèi)和豬的胃竇上皮中發(fā)現，高表達F3的基底粘液腺細胞僅在豬胃竇上皮中發(fā)現，通路富集分析表明F3+細胞類(lèi)群可能與細胞遷移、細胞增殖以及蛋白穩定維持相關(guān)。
② 功能富集分析結果表明，人的胃竇上皮高表達金屬離子穩態(tài)相關(guān)基因，豬的胃竇上皮高表達免疫相關(guān)基因，大鼠和小鼠的胃竇上皮高表達脂代謝相關(guān)基因，這種差異可能是由于飲食習慣導致的。豬胃竇上皮類(lèi)器官bulk RNA-seq數據也確認這一發(fā)現，進(jìn)一步的豬胃竇上皮細胞類(lèi)器官體外實(shí)驗結果表明，TNFα能夠特異性地上調T細胞和B細胞活化相關(guān)基因，這些結果表明，正常生理狀態(tài)下豬胃竇上皮細胞具有強免疫能力，可能與其復雜飲食習慣和居住環(huán)境有關(guān)。
③ 進(jìn)一步分析人和豬胃竇中的免疫細胞，發(fā)現人胃竇免疫細胞高表達B細胞/T細胞激活和功能相關(guān)基因，而豬胃竇顯著(zhù)高表達B細胞/T細胞細胞增殖相關(guān)基因；細胞通訊分析結果顯示，人胃竇中上皮細胞和基質(zhì)細胞間高表達或特異性表達免疫細胞產(chǎn)生、成熟、維持和功能相關(guān)受配體對，而豬中主要是與上皮細胞生長(cháng)分化、抗炎癥和抗菌、免疫細胞增殖相關(guān)。
圖10-scRNA-seq分析揭示了人、豬大鼠和小鼠胃竇細胞組成及基因表達譜
基礎圖譜
12.豬器官全景單細胞圖譜
英文標題：Endothelial cell heterogeneity and microglia regulons revealed by a pig cell landscape at single-cell level
發(fā)表期刊：Nature Communications
影響因子：14.7
發(fā)布時(shí)間：2022-06
DOI：10.1038/s41467-022-31388-z
實(shí)驗設計時(shí)空部分：
單細胞轉錄組，6個(gè)月大豬，肝（n=1），血液PBMC（n=1），視網(wǎng)膜（n=1），脾臟（n=1），腸道（n=1），肺（n=1），脂肪組織（n=2）。
單細胞核轉錄組，6個(gè)月大豬，腦（n=9），視網(wǎng)膜（n=1)，腎臟（n=1），心臟（n=1），脾臟（n=1），肝臟（n=1），肺（n=1）。
研究?jì)热菘偨Y：
① 使用單細胞轉錄組測序及單細胞核轉錄組測序，構建首個(gè)家豬多器官單細胞圖譜，得到234種降維聚類(lèi)簇，鑒定出58種細胞類(lèi)型及其相關(guān)的顯著(zhù)富集標志基因，搭建了可視化家豬單細胞轉錄組數據庫（Pig Single Cell Atlas Database）。
② 對血管內皮細胞數據進(jìn)一步分析，鑒定出21種具有特異表達特征和功能的血管內皮細胞類(lèi)型，包括脂肪組織中依賴(lài)于TGF-b2信號通路內皮-間充質(zhì)轉化亞型；人/豬肝臟、腎臟和心臟組織中，內皮細胞主要通過(guò)VEGF、PDGF，TGF-β和BMP通路與其他細胞類(lèi)型互作，但不同細胞類(lèi)型的互作通路有差異，例如豬內皮細胞可與肝臟免疫細胞、心臟所有細胞細胞類(lèi)型通過(guò)PDGF交流，但在腎臟中可通過(guò)PDGF通路與內皮細胞交流的僅有足細胞?？傊?，這些結果表明家豬單細胞圖譜為研究豬或人組織中細胞間互作提供了有參考價(jià)值的基礎數據。
③ 對家豬、人、小鼠、猴、倉鼠、栗鼠、鼴鼠等13個(gè)物種的大腦小膠質(zhì)細胞單細胞轉錄組數據進(jìn)行分析，發(fā)現1590個(gè)保守的轉錄組因子（TF）靶向對，其中MEF2C、SPI1、IRF8、ZFP36L1在13個(gè)物種的小膠質(zhì)細胞中均高表達，這些結果表明家豬單細胞圖譜為研究不同物種小膠質(zhì)細胞保守和差異的遺傳調控網(wǎng)絡(luò )提供了基礎數據，對未來(lái)腦小膠質(zhì)細胞功能研究發(fā)展具有重要意義。
圖11-豬20種組織單細胞圖譜
從以上文章可以看到，豬相關(guān)研究除了養殖、繁育、品種優(yōu)化、營(yíng)養學(xué)、表型性狀、遺傳演化等方面，生殖、發(fā)育、衰老、損傷與修復、異種移植、神經(jīng)學(xué)等方向研究成果也具有較高參考和轉化價(jià)值。未來(lái)，可能會(huì )出現豬睪丸、胚胎發(fā)育、心血管組織、腦組織、疾病模型、異種移植/同種異體移植、鼻嗅覺(jué)、舌味覺(jué)、免疫系統等方向的研究成果。
Ps：關(guān)注時(shí)空組學(xué)在豬領(lǐng)域研究請聯(lián)系當地業(yè)務(wù)經(jīng)理獲取原文~
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