Cellelandskab på tværs af arter konstrueret på enkeltcelleniveau

Takket være high-throughput enkeltcelle-RNA-sekventering (scRNA-seq) er det muligt at konstruere enkeltcellede transkriptomiske atlaser på organisk niveau. For eksempel er celleatlaser for hvirveldyr og hvirvelløse systemer blevet genereret med succes, såsom Human Cell Landscape (HSC), Mouse Cell Atlas (MCA), Zebrafisk Cell Landscape (ZCL) og Drosophila embryo. De fleste af disse undersøgelser er dog begrænset til én specifik art eller periode og kan derfor ikke foretage en grundig sammenligning mellem forskellige arter og væv.

Forskerholdet ledet af Assoc. Prof. Han Xiaoping og professor Guo Guoji ved Zhejiang University School of Medicine brugte Microwell-seq-teknologi til at profilere over 2,6 millioner enkeltceller fra mus, zebrafisk og Drosophila på forskellige livsstadier. På styrken af ​​disse omfattende datasæt konstruerede de et cellelandskab på tværs af arter og undersøgte almindelige veje, der ændrer sig gennem deres levetid. Deres resultater er offentliggjort i tidsskriftet Nucleic Acids Research .

Han &Guo et al. identificerede tendensen af ​​celletyper og gener, der ændrede sig med udvikling og alder hos mus, zebrafisk og Drosophila, og fandt ud af, at andelen af ​​immunceller gradvist steg med alderen i de tre arter. Hos mus faldt andelen af ​​T-celler med alderen, hvorimod andelen af ​​B-celler steg; den inflammatoriske reaktion af væv steg også med alderen.

Genekspressionsbaner viste lignende tendenser på tværs af de tre arter gennem deres livscyklus:immunresponser blev aktiveret, mens mitokondrielle metabolisme-relaterede veje blev nedreguleret. Desuden afslørede transskriptionsfaktorreguleringsanalyse, at nogle cellelinjer blev reguleret af lignende genfamilier på tværs af arter.

Analyse på tværs af arter i mus, rotter, zebrafisk, Drosophila og Nematostella viste, at immunresponser og mitokondriefunktioner var to vigtige signalveje i aldringsprocessen. Ved at måle transkriptionsfaktoraktivitet og korrelationerne mellem opregulerede og nedregulerede gener har Han &Guo et al. identificeret nogle transkriptionsfaktorer, der kan være involveret i immunitet, lipidmetabolisme og energimetabolisme og spiller regulerende roller i ældningsprocessen hos flere arter.

Ved at behandle to-årige mus med det FDA-godkendte lægemiddel pioglitazon (PGZ), fandt de ud af, at den aldrende fænotype blev lindret. Dette afslørede, at mitokondriel metabolisme og inflammation under aldring kan være forbundet via iboende regulatoriske netværk, og PGZ-behandling kunne effektivt modulere den oxidative og inflammatoriske status, celleældning og lipidmetabolisme.

Denne undersøgelse forventes at give værdifulde ressourcer til forskning i afstamningsudvikling, modning og aldring. + Udforsk yderligere

Forskere identificerer celleskæbnereguleringsprogrammer ved hjælp af enkeltcellet atlas over museudvikling