Single-cell RNA-Seq analysis reveals dynamic trajectories during mouse liver development

doi:10.1186/s12864-017-4342-x

.2017年12月4日；18(1):946.

doi:10.1186/s12864-017-4342-x。

单细胞RNA-Seq分析揭示了小鼠肝脏发育过程中的动态轨迹

附属公司

¹系统生物医学教育部重点实验室和系统生物医学协同创新中心，上海交通大学上海系统生物医学中心，上海市东川路800号，200240，中国。
²中国上海岳阳路320号CAS-MPG计算生物学合作研究所计算生物学重点实验室。
^三悉尼大学数学与统计学院，澳大利亚悉尼。
⁴系统生物医学教育部重点实验室和系统生物医学协同创新中心，上海交通大学上海系统生物医学中心，上海市东川路800号，200240，中国。hanzg@sjtu.edu.cn。
⁵上海-MOST疾病与健康基因组重点实验室，中国上海国家人类基因组中心。hanzg@sjtu.edu.cn。

PMID： 29202695
预防性维修识别码：项目编号：5715535
内政部： 10.1186/s12864-017-4342-x

单细胞RNA-Seq分析揭示了小鼠肝脏发育过程中的动态轨迹

苏贤斌等。 BMC基因组学. 2017.

.2017年12月4日；18（1）：946。

doi:10.1186/s12864-017-4342-x。

作者

附属公司

¹系统生物医学教育部重点实验室和系统生物医学协同创新中心，上海交通大学上海系统生物医学中心，上海市东川路800号，200240，中国。
²中国上海岳阳路320号CAS-MPG计算生物学合作研究所计算生物学重点实验室。
^三悉尼大学数学与统计学院，澳大利亚悉尼。
⁴系统生物医学教育部重点实验室和系统生物医学协同创新中心，上海交通大学上海系统生物医学中心，上海市东川路800号，200240，中国。hanzg@sjtu.edu.cn。
⁵上海-MOST疾病与健康基因组重点实验室，中国上海国家人类基因组中心。hanzg@sjtu.edu.cn。

PMID： 29202695
预防性维修识别码：项目编号：5715535
内政部： 10.1186/12864-017-4342-x

摘要

背景：胎儿肝干/祖细胞（LSPCs）的分化和成熟轨迹在单细胞分辨率下尚不完全清楚，有限生物标志物的先验知识可能会限制轨迹跟踪。

结果：我们使用无标记的单细胞RNA-Seq对从小鼠肝脏发育期间胚胎第11.5天到出生后第2.5天的七个阶段随机选择的507个细胞以及出生后第3.25天小鼠肝脏中52个Epcam阳性胆管细胞的综合转录谱进行了表征。通过无标记转录组分析鉴定发育中小鼠肝脏中的LSPC。LSPC的单细胞分辨率动态发育轨迹通过转录因子和信号通路表现出连续但离散的遗传控制。胆管细胞的基因表达谱更接近胚胎第11.5天，而不是其他晚期LSPC，表明LSPC的命运决定阶段。我们的无标记方法还允许系统评估和预测LSPC的分离生物标记物。

结论：我们的数据不仅提供了宝贵的资源，而且为LSPC的自我更新、分化和成熟的命运决定和转录控制提供了新的见解。

关键词：胆管细胞；发展轨迹；命运决定；肝干/祖细胞；单细胞RNA-Seq。

PubMed免责声明

利益冲突声明

道德批准和参与同意

所有实验方案均经上海交通大学动物保护和使用机构委员会（IACUC）批准。小鼠从上海实验动物中心购买，并按照上海交大IACUC的机构指南接受人道护理。

出版同意书

不适用。

竞争性利益

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

出版商备注

Springer Nature在公布的地图和机构关联中的管辖权主张方面保持中立。

数字

图1
发育中小鼠胎肝的单细胞分析概述。一实验工作流。b条本研究中分析的单个细胞的统计数据。**c（c）**小鼠胎肝细胞的单细胞qPCR分析（以E12.5为例）

图2
小鼠胎肝组成细胞类型的分解。一显示已识别细胞类型的层次聚类。b条使用t-SNE可视化细胞类型。**c（c）**六个标记基因的小提琴图。d日用选定的标记基因比较肝母细胞和间充质细胞之间的基因表达谱。**e（电子）**免疫荧光分析显示E11.5小鼠肝脏中Dlk1和波形蛋白的表达。白色箭头表示共表达Dlk1和波形蛋白的细胞。比例尺，10μm。更多详细数据见附加文件1：图S4a-b。**（f）**六种细胞类型比例的时间变化

图3
单细胞分辨率下小鼠LSPC的动态发育过程。一HC分析使用在五个发育阶段中差异表达的基因。b条与成肝细胞发育相关的选定基因的小提琴图。**c（c）**t-SNE图显示成肝细胞的发育轨迹。d日具有代表性基因表达模式的成肝细胞动态发育过程

图4
肝母细胞和胆管细胞之间的不同转录组特征。一HC显示肝母细胞和胆管细胞中某些选定标记基因的基因表达异质性。b条肝母细胞和胆管细胞中选定标记基因的小提琴图。HC对不同时期P3.25胆管细胞和成肝细胞基因表达谱的比较(**c（c）**)和t-SNE图(d日)如图所示。**e（电子）**肝母细胞和胆管细胞的转录因子协方差网络。每个节点代表一个TF，每条边代表大于0.35的相关系数。这两个网络被着色以区分与肝母细胞和胆管细胞特异相关的TF

图5
LSPC生物标记物评估。一LSPC中基因表达的异质性。显示E13.5成肝细胞中代表性基因对的共表达分析。b条基于随机选择的单个细胞以及从全局转录谱推断的细胞类型信息定义分离敏感性和特异性。**c（c）**E13.5成肝细胞11个选定标记物的敏感性与特异性图。d日LSPC分离的敏感性与特异性图*加拿大存托凭证1*和深1.电子-传真通过流式细胞术对E14.5胎肝中E-cadherin、Anpep和Dlk1以及Dlkl和Prom1的共表达分析。显示了每种情况下两个复制反应的代表性图像

图6
提出的LSPC命运决定和区分示意图。从E11.5到新生儿，肝或胆汁相关基因的表达增加表明LSPC中肝细胞或胆管细胞特征升高。黑色箭头表示我们数据中观察到的发展过程，而灰色箭头表示假定的发展步骤。“（1）”和“（2）”表示LSPC的命运决定发生的两个可能阶段

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