多组学与空间信息拓展细胞谱系示踪维度2026-11-13 09:01:46
在造血分化模型中,早期基因表达和染色质可及性提供了非冗余且互补的命运相关信息,联合2种组学较单独使用任一组学能够更准确地预测后续细胞命运。因此,多组学谱系示踪的价值并非简单增加检测维度,而在于借助谱系关系将不同分子层面的早期状态与后续命运相联系,从而提高对细胞命运调控机制的解析能力。组学维度增加并不意味着可利用的谱系信息同步增加。多组学谱系示踪需要兼顾不同组学的数据质量与谱系标记的有效捕获;CellTag multi研究显示,与分别进行scRNA-seq和scATAC-seq相比,采用同细胞RNA和ATAC联合检测时,可检测到的CellTag数量和复杂度有所下降。此外,不同组学在数据稀疏性、检测灵敏度和特征空间上的差异,也增加了跨模态整合及谱系关联分析的复杂性。因此,多组学谱系示踪的关键不仅在于扩展可检测的分子维度,还在于提高谱系标记在不同组学中的稳定捕获和跨模态关联能力,从而更可靠地解析细胞状态与后续命运之间的关系。
单细胞多组学谱系示踪能够联合解析谱系身份与分子状态,但通常难以直接保留细胞在原组织中的空间位置及邻域关系,因此难以直接判断克隆扩增、迁移和命运分化与局部组织环境之间的联系。空间信息整合的谱系示踪进一步将谱系标记与原位成像或空间组学相结合,使克隆身份及其分子特征能够定位至组织空间背景中,从而分析克隆扩增、空间分布及命运分化与局部组织环境之间的关系。Ratz等将体内克隆条形码与单细胞RNA测序和空间转录组结合,在小鼠脑中重建大量克隆,并进一步解析共同谱系细胞的空间分布和迁移模式,体现了空间信息对于解释组织尺度谱系行为的重要价值。基于成像的空间谱系示踪首先解决的是在保留组织结构的条件下识别共同来源细胞,从而直接观察克隆形成及其空间组织。MARCM利用Flp-FRT介导有丝分裂重组,并结合遗传报告系统选择性标记单细胞或共同祖细胞来源的克隆,使研究者能够在组织原位观察克隆扩增、细胞形态及空间分布。
出自《细胞示踪技术的研究进展与展望》作者王佳佳,千亿,李文昊。
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