Protein & Cell | 浙江大学范骁辉教授课题组：系统推断细胞间通讯的新途径——基于单细胞转录组学数据（国人佳作）

编译：CCI，编辑：十九、江舜尧。

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浙江大学药学院范骁辉教授课题组于2020年5月21日在知名学术期刊Protein & Cell发表题目为《New avenues for systematically inferring cell-cell communication: through single-cell transcriptomics data》的综述。该综述为单细胞分辨率下研究生物体内的细胞间通讯提供了重要参考价值。

文章摘要

研究背景：细胞间通讯，也被认为是细胞间相互作用，是多细胞生物一个非常显著的特征，在许多生理、病理及药物响应过程中发挥着极其重要的作用。传统方法研究细胞间通讯需要依赖大量的体内、体外实验，且往往忽略了细胞的异质性。此外，传统方法研究的细胞类型有限，一次只能针对少数细胞对。这些问题严重限制了细胞间通讯的研究。近年来，随着高通量单细胞测序技术的发展，细胞的异质性问题得到了有效解决，大量全新或罕见的细胞类型及其亚型被发现。尤其是单细胞转录组测序，实现了细胞和基因两个层面的高通量，为进一步系统地研究细胞间通讯提供了技术支持和数据来源。

正文：基于单细胞转录组测序技术进行的大多数细胞间通讯的研究，一般的工作流程主要包括单细胞转录组测序数据准备，细胞间通讯网络构建并通过计算的方法推断出可能存在细胞间通讯的细胞对，以及实验验证推断的结果（图1）。鉴于细胞间通讯的两种方式（物理接触和化学信号），基于单细胞转录组学研究细胞间通讯的两种策略分别是：（1）利用细胞的物理连接，构建物理距离上的细胞-细胞互作网络和识别互作网络中的细胞类型来推断细胞间通讯的有无；（2）利用配体-受体互作关系，构建化学信号层面上的细胞-细胞互作网络和分析不同细胞类型之间配受体的表达水平来推断细胞间通讯的强弱（图2）。目前，基于单细胞转录组学研究细胞间通讯的大部分论文主要应用于解释一些重要生理过程（胚胎发育、器官发育等）、疾病发生发展（癌症、肝病、炎症等）以及耐药性等方面的作用机制。文章还指出了当前研究存在的系列不足，比如细胞的空间位置未知、转录组学的局限性等，认为空间转录组学、单细胞多模态组学技术和网络分析方法的发展和进步，将会为单细胞分辨下研究细胞间通讯提供新的思路和策略（图3）。

总结：该文描述了基于单细胞转录组学研究细胞间通讯的一般工作流程，详细介绍了目前常见的两种策略及其应用场景，并对该领域内现有的问题和挑战作了充分地讨论与展望。

关键词：细胞间通讯，细胞-细胞相互作用，单细胞转录组学，化学信号，物理接触，配体受体

文中重要图片说明

图1 | 单细胞转录组学研究细胞间通讯的一般流程

图2 | 单细胞转录组学研究细胞间通讯的两种策略

图3 | 单细胞转录组学研究细胞间通讯的挑战和展望

原文链接：https://doi.org/10.1007/s13238-020-00727-5

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