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单细胞数据质量控制与轨迹推断2026-07-30 08:57:28

在人类骨髓研究中,Bandyopadhyay等人结合单细胞转录组和索引共检测技术,构建了人骨髓细胞空间图谱,揭示了造血细胞和非造血细胞在骨髓中的空间组织规律,并描述了脂肪细胞周围造血干/祖细胞及骨内膜相关早期髓系祖细胞富集区域,提示人类骨髓造血调控同样具有明确的空间结构基础。在血液系统恶性肿瘤研究中,空间组学还可用于解析白血病细胞与免疫细胞、基质细胞及血管结构之间的空间关系。总体而言,空间组学能够为HSCs微环境、造血稳态维持、衰老相关骨髓微环境改变以及血液系统疾病的微环境重塑研究提供新的技术支撑。

除实验技术本身外,单细胞组学研究还高度依赖后续计算分析流程对高维、稀疏和异质性数据的解析能力。不同单细胞组学技术虽然检测对象不同,但其分析目标具有一定共性,即通过质量控制、数据标准化、降维聚类、细胞类型注释、差异特征识别、轨迹推断和调控网络分析等步骤,将原始测序或成像信号转化为可解释的细胞状态或生物学机制。对于HSCs研究而言,这一点尤为重要。HSCs数量稀少、状态连续、功能异质性强,且部分关键调控因子表达水平较低,若缺乏规范化的数据处理和交叉验证流程,容易将技术噪声误判为真实细胞差异,或遗漏具有功能意义的稀有细胞亚群。
 
在进入常规下游分析前,单细胞测序数据通常需先进行上游预处理。以scRNA-seq为例,原始FASTQ文件需经过序列质量评估、接头和低质量序列处理、基因组或转录组比对、细胞条形码与唯一分子标识符识别和校正等步骤,最终生成基因—细胞表达矩阵。对于基于10x Genomics平台的数据,Cell Ranger是常用的预处理流程之一,可完成比对、定量和表达矩阵构建。在获得表达矩阵后,scRNA-seq数据分析的下游流程主要包括低质量细胞和双细胞去除、测序深度校正、归一化处理、高变基因筛选、降维聚类、细胞类型注释、差异表达分析和拟时序分析等。
 
出自《单细胞多组学技术在造血干细胞研究中的应用与进展》作者张奕扬,董芳。