单细胞转录组测序在肿瘤研究中的应用进展

单细胞RNA测序(scRNA-seq)是一种在单细胞水平上分析复杂组织转录的技术,可以识别单细胞基因组突变引起的差异基因表达,以及新的细胞特异性标记和细胞类型.在肿瘤研究的各个方面,scRNA-seq起着重要的作用.利用49篇文献综述了scRNA-seq的原理,重点是scRNA-seq在肿瘤异质性、发病机制和治疗中的应...     

一种基于集成学习策略的单细胞转录组数据集成分类算法

针对单细胞转录组数据上细胞分类准确率较低的问题, 提出一种新的细胞集成分类算法. 该方法能充分利用不同分类模型的优点, 降低单细胞数据的分类误差. 分别在慢性粒细胞白血病单细胞测序数据和三阴性乳腺癌单细胞测序数据两个不同数据集上进行实验验证, 实验结果表明， 由集成算法划分的细胞分类更清晰准确, 验证了该算法的有效性.     

单细胞组学数据库的研究进展

随着测序技术的发展，目前单细胞测序已经成为生命科学各研究方向的前沿技术.单细胞测序技术是指在单个细胞的水平上对其携带的遗传信息进行高通量测序分析的技术.在2011年和2013年，单细胞测序技术分别被《Nature Methods》和《Science》列为年度最值得期待和关注的技术之一.随后单细胞测序数据呈现指数级增长，使得在海量的数据中寻找有用信息成为一个难题，整合单细胞测序数据的数据库有效地解决了该问题.概述了近年来有关单细胞数据库的研究进展，结合单细胞测序技术的重要性探讨单细胞数据库的功能特点及适用范围，并提出未来单细胞数据库发展的趋势.     

单细胞凝胶电泳检测DNA损伤的方法及应用

单细胞凝胶电泳又称彗星试验,是一种在单细胞水平上检测DNA单、双链断裂和碱性不稳定位点的方法,具有敏感、稳定、快速的优点.近些年来,该方法广泛应用于遗传毒理、环境监测和细胞凋亡等的研究.本文就彗星试验检测DNA损伤方法的原理,评价指标,影响因素以及在一些方面的具体应用进行了综述.     

单细胞RNA序列数据的PBMC相关细胞的识别

细胞类型鉴定是单细胞RNA测序的主要任务之一.针对整个问题,提出基于随机森林的细胞类型自动识别(automatic identification of cell type based on random forest, AICTRF)方法来识别单细胞测序数据中的细胞类型,该方法使用随机森林分类模型进行训练,根据训练的模型进而预测未知的细胞类型.在人类外周血单核细胞(PBMC)测序数据集上训练了随机森林分类模型,利用该模型预测了人类PBMC中B细胞的相关亚型细胞类型.实验结果表明,该方法可以帮助相关研究人员快速而有效地自动识别单细胞测序数据中的细胞类型.     

微流控芯片在单细胞捕获中的应用

 单细胞捕获是单细胞水平研究的前提和重要组成部分。微流控芯片通常具有与细胞尺寸相当的微通道结构,并能操控纳升至皮升级的极小体积流体,非常适用于高通量的单细胞捕获,加上微流控芯片能够将其他多种操作单元集成在一起,为单细胞分析提供了一种效率高、消耗低的研究平台。概述并对比了多种涉及流体力学、光、电、磁、声等领域的微流控单细胞捕获技术的原理和应用,展望了其未来的研究方向。     

2018十大突破技术

正12月底,《科学》杂志评选出了一年一度的十大科学突破技术。它们分别是哪些呢?让我们看看!1.追踪单细胞发育谱系从希波克拉底(古希腊医学之父)时代开始,生物学家就困惑于单细胞胚胎是如何发育成拥有多种器官和亿万细胞的成体。现在,通过结合多种技术,生物学家可在单细胞尺度上揭示各个基因何时启动并诱导细胞分化。首先,研究者从活体中分离出数千个完整细胞;之后,使用测序技术获得各个细胞的基因表达情况;最后,利用计算机或细胞标签,重建这些细胞的时间     

基于改进的大间隔最近邻胰腺单细胞分类方法

【目的】细胞类型鉴定是单细胞RNA测序的关键步骤之一，存在单细胞RNA测序数据分类准确率较低及各细胞类型距离特征度量不足的问题。【方法】提出一种基于多相似性损失函数(Multi Similarity Loss, MSL)的大间隔最近邻(Large Margin Nearest Neighbor, LMNN)单细胞分类方法。多相似性损失从多个角度衡量相似性，解决了LMNN算法的三元组损失函数训练样本较小时样本对之间关系利用率不高的问题，从而提升单细胞分类效果。【结果】在胰腺单细胞数据集baron＿human和segerstolpe上的实验表明，基于MSL-LMNN的分类准确率高于主要度量学习方法，而且与随机森林结合的准确率达到0.96,较现有单细胞分类方法有所提升。【结论】提出的MSL-LMNN能够准确有效地识别胰腺单细胞测序数据细胞类型，具有一定的应用价值。     

利用遗传追踪绘制细胞命运谱系的研究进展

重建生物体组织和细胞之间谱系关系并绘制细胞命运图谱,一直是生物学要解决的基本问题之一。传统的谱系追踪通过直接观察,追踪少数细胞的分裂分化过程并绘制细胞命运图谱。随着分子生物学和高通量单细胞RNA测序（single cell RNA-seq,scRNA-seq）技术的发展,人们能够对多达数百万个单细胞的基因表达水平分别进行测序,实现了成体组织和胚胎发育过程中细胞命运图谱的绘制。文章回顾了谱系追踪技术的发展,探索了最新的研究成果,并讨论了存在的问题以及未来的发展潜力。     

单细胞RNA-seq数据缺失元素补全算法

基于非负矩阵分解模型, 提出一种新的数据补全算法. 该算法通过循环遍历确定最佳构造矩阵和rank值, 解决了单细胞转录组测序(RNA-seq)数据中存在缺失值的问题,  避免了由于单细胞测序深度不足对细胞分型分析的影响. 在慢性粒细胞白血病单细胞测序数据上的实验结果表明, 由补全算法恢复缺失值后的细胞分型更清晰, 验证了该算法的有效性.     

单细胞RNA-seq数据缺失元素补全算法

基于非负矩阵分解模型, 提出一种新的数据补全算法. 该算法通过循环遍历确定最佳构造矩阵和rank值, 解决了单细胞转录组测序(RNA-seq)数据中存在缺失值的问题,  避免了由于单细胞测序深度不足对细胞分型分析的影响. 在慢性粒细胞白血病单细胞测序数据上的实验结果表明, 由补全算法恢复缺失值后的细胞分型更清晰, 验证了该算法的有效性.     

国内期刊亮点

正基于不同初始接菌量的铜绿假单胞菌生长模型近年来,许多学者逐渐认识到食品污染通常是由很少的细菌生长繁殖引起的,基于单细胞水平的微生物动力学研究已逐渐成为预测微生物学研究热点之一。上海理工大学董庆利等搭建单细胞生长流动成像系统,对铜绿假单胞菌单细胞的生长进行监测,并通过随机建模的方法,建立单细胞与群体细胞之间的关系;同时,采用多     

夏枯草胚和胚乳发育的初步观察

应用光学显微镜对夏枯草胚和胚乳的发育进行了初步观察.胚乳为细胞型.初生胚乳细胞横裂一次,形成上、下两个细胞,上面的即合点室细胞,下面的细胞再横裂一次形成中间细胞和珠孔室细胞.三者分别发育成二核的单细胞合点吸器、胚乳本体和二核的单细胞珠孔吸器.胚胎发育为柳叶菜型.成熟胚直立,具两片长大的子叶.     

酵母菌单细胞电化学行为的循环伏安法及电化学交流阻抗研究

单细胞的电化学研究不仅对于电化学而且对于细胞生物学都是一个挑战.本文亚甲蓝化学修饰微铂盘电极吸附捕获单个酵母菌细胞,以循环伏安和交流阻抗方法研究了被吸附细胞的电化学行为。在亚甲蓝的催化下,吸附的酵母菌细胞给出了一个不可逆氧化还原峰,受表面控制.交流阻抗图中获得电极与溶液,溶液-细胞膜,细胞膜上的氧化还原反应,细胞膜与细胞内液之间的阻抗,电容等相关参数,为单细胞的电化学行为的进一步研究奠定基础。     

神经生长因子125I偶联物诱导人胶质瘤U251细胞G2期阻滞

 观察¹²⁵I-NGF(神经生长因子)对U251细胞DNA的损伤作用,探讨¹²⁵I-NGF的抗肿瘤作用机制。应用微核测试和单细胞电泳等方法观察U251细胞DNA的变化,Western Blotting法检测细胞蛋白水平的变化,RT-PCR法检测Cyclin B1 mRNA水平的变化,微核测试和单细胞电泳等方法观察到¹²⁵I-NGF对U251细胞DNA的损伤作用。细胞周期检测及MPM-2/PI复染实验表明¹²⁵I-NGF诱导了U251细胞G₂期阻滞。Western Blotting检测表明,¹²⁵I-NGF可能通过活化ATM和ATR途径发挥抗肿瘤作用。¹²⁵I-NGF以剂量依赖性的模式减少了U251细胞Cyclin B1蛋白表达水平,但没有改变其mRNA的表达水平。在U251细胞中,磷酸化Chk1、Chk2和Cdc25c蛋白水平提高,而p53和p21水平保持不变。阐明了¹²⁵I-NGF通过对U251细胞DNA的损伤作用活化ATM和ATR通路,使多种蛋白的表达水平发生了改变,从而发挥其抗肿瘤的作用。     

微流控芯片下的单细胞轮廓定位与提取

微流控芯片可实现单细胞分析,而对单个细胞分析,能够掌握更准确更全面的细胞信息,可以克服以往群体分析中平均结果对个别信息掩盖的局限性,对疾病的早期预防和诊断具有重要的科学意义。本文根据早期癌症细胞通过微流控芯片中的弯道时变形与正常细胞不同的理论,采用Grabcut和Snake相融合的单细胞图像分割算法来精确定位和提取单细胞轮廓,实现单细胞的形变分析。首先,本文在图像分割之前引入Perona-Malik模型,增强图像边缘的同时减弱噪声,使定位更加准确。其次,利用Canny和Snake模型获得Grabcut初始化矩形框。最后,通过Grabcut算法实时精确地提取单细胞轮廓。实验结果表明:本文算法结合了Snake算法和Grabcut算法的优点,在无人工交互的条件下,细胞轮廓平均正确分割率达到93.7%,能够满足医学单细胞分析的要求。     

单细胞测序技术及其应用综述

单细胞测序（Single Cell Sequencing,SCS）是下一代测序（Next Generation Sequencing,NGS）方法,主要用于分析细胞之间遗传和蛋白质信息的差异,获取单细胞水平的基因组序列信息,并更好地了解它们在微环境中的具体作用.介绍了SCS的原理和步骤,详细阐述了其单细胞分离方法、核酸扩增和高通量测序类型以及数据分析流程,为理解和设计合适的SCS项目方案并进行数据分析提供了参考.总结了单细胞测序在早期胚胎学、免疫学、肿瘤学、微生物学、神经生物学和干细胞研究等领域的应用并进行展望,有助于更全面地了解SCS的应用情况与发展趋势.     

外气对细胞质流影响的初步观察

该文以烟草愈伤组织细胞为材料,初步探讨了外气对高等植物细胞细胞质流的影响.研究结果表明,外气可以加强细胞内部的生理活动,使细胞质流速度加快.这以研究使外气对植物影响的整体观察进入到单细胞水平.     

黄麻和红麻单纤维的形态及特征

用化学方法把黄、红麻单纤维从工艺纤维中分离出来,应用计算机图像采集系统,对黄、红麻单细胞纤维的形态进行观察;描述单细胞躯干上的中腔、节点、单细胞直径及长度特征,并通过对截面的观察和截面细胞个数的统计,计算出胞间层的体积含量,推测出单细胞在工艺纤维中的粘结方式,提出黄、红麻工艺纤维细化的有效途径.     

阵列单液滴的捕获及单细胞分析

通过流动聚焦型微液滴生成装置进行油包水液滴的制备,比较了3种不同的单液滴阵列捕获芯片对单液滴的捕获效率和操作性能,选取上下开口圆形结构获得满意的单液滴捕获。进一步利用该液滴生成和捕获一体式芯片进行了液滴中单细胞的包覆、单细胞的实时染色和细胞存活状态的检测。在优化的实验条件下制备得到了粒径为75μm的单分散液滴,液滴捕获芯片中的单液滴截留率为100%,单细胞包覆率约为33%。对捕获液滴中的单细胞进行实时染色结果表明,在5 min内获得了满意的细胞核实时染色,并通过细胞死活实时染色对细胞存活状态直接进行了表征。