單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在病毒感染研究中的應(yīng)用

欄目：最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間：2020-01-02
在病毒感染研究中，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析可以發(fā)現(xiàn)特定分子標(biāo)志，鑒定特定表型相關(guān)的亞細(xì)胞類(lèi)群，對(duì)研究病毒和宿主間的關(guān)系很大幫助......

   往期文章中給大家介紹了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的原理及其在系統(tǒng)發(fā)育、腫瘤異質(zhì)性中的研究實(shí)例。單細(xì)胞分析可以揭示細(xì)胞的異質(zhì)性，不僅是本身，而且能病毒的感染。同樣的，在病毒感染研究中，單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析可以發(fā)現(xiàn)特定分子標(biāo)志，鑒定特定表型相關(guān)的亞細(xì)胞類(lèi)群，對(duì)研究病毒和宿主間的關(guān)系很大幫助[1]。今天小編收集了近期發(fā)表的病毒感染過(guò)程中的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究，供大家參考。

                                         圖1 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)在病毒感染中的應(yīng)用[1]
  首先是近期發(fā)布于Nature Communication上的Single-cell RNA-sequencing of herpes simplex virus 1-infected cells connects NRF2 activation to an antiviral program (DOI: 10.1038/s41467-019-12894-z)。該文在Hsv-1裂解性感染0、1、3、5小時(shí)的原代成纖維細(xì)胞中使用Drop—seq的方法進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。該文對(duì)感染時(shí)間、宿主細(xì)胞周期、病毒基因表達(dá)與宿主基因表達(dá)間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了分析并通過(guò)標(biāo)志基因的分析發(fā)現(xiàn)了NRF2活性與Hsv-1的復(fù)制水平相關(guān)[2]。在Hsv-1裂解性感染中，傳統(tǒng)bulk RNA-seq測(cè)序中所有細(xì)胞可能處于不同的感染狀態(tài)，而單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序很好的解決了這一問(wèn)題，能在病毒感染過(guò)程中提供更準(zhǔn)確詳細(xì)的信息。

                                       圖2 Hsv-1感染原代成纖維細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果[2]
  一篇發(fā)表于mBio的文章：Defining the Transcriptional Landscape during Cytomegalovirus Latency with Single-Cell RNA Sequencing (DOI: 10.1128/mBio.00013-18) [3]。為了針對(duì)性的區(qū)分潛伏感染和少數(shù)以及進(jìn)入裂解性感染的細(xì)胞，該文對(duì)潛伏性感染人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus , HMCV）的人CD14陽(yáng)性單核進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。通過(guò)該數(shù)據(jù)，作者得出新的結(jié)論：潛伏性感染相關(guān)的基因表達(dá)能極大的反映裂解性感染下的基因表達(dá)，只是表達(dá)量上的差異。并給出了全新的推論：HCMV進(jìn)入潛伏性感染的過(guò)程主要是病毒基因調(diào)控表達(dá)數(shù)量，而不是表達(dá)模式。

                                       圖3 HCMV感染人單核細(xì)胞單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果[3]
  在Single-cell transcriptional dynamics of flavivirus infection[4]一文中，作者在Smart-seq2的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整開(kāi)發(fā)了virus-inclusive single cell RNA-Seq (viscRNA-Seq)的研究方法，并對(duì)黃病毒屬的登革病毒、寨卡病毒的感染進(jìn)行了測(cè)序研究。

                                          圖4 viscRNA-Seq方法模式圖[4]
  在Dissection of Influenza Infection In Vivo by Single-Cell RNA Sequencing一文中，作者對(duì)感染流感病毒的小鼠模型的肺進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，通過(guò)感染和未感染細(xì)胞類(lèi)型的對(duì)比分析，找到了新的分子標(biāo)志物[5]。

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                                      圖5 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析流感病毒感染模型小鼠肺組織[5]
  其他病毒如HIV [6] [7]也有相關(guān)測(cè)序結(jié)果發(fā)表，這里就不一一列舉了。最后，單細(xì)胞技術(shù)也是近期國(guó)自然的熱點(diǎn)項(xiàng)目。
參考文獻(xiàn)：
1. Cristinelli, S. and A. Ciuffi, The use of single-cell RNA-Seq to understand virus-host interactions. Curr Opin Virol, 2018. 29: p. 39-50.
2. Wyler, E., et al., Single-cell RNA-sequencing of herpes simplex virus 1-infected cells connects NRF2 activation to an antiviral program. Nat Commun, 2019. 10(1): p. 4878.
3. Shnayder, M., et al., Defining the Transcriptional Landscape during Cytomegalovirus Latency with Single-Cell RNA Sequencing. MBio, 2018. 9(2).
4. Zanini, F., et al., Single-cell transcriptional dynamics of flavivirus infection. Elife, 2018. 7.
5.Steuerman, Y., et al., Dissection of Influenza Infection In Vivo by Single-Cell RNA Sequencing. Cell Syst, 2018. 6(6): p. 679-691 e4.
6.Rato, S., et al., Single-cell analysis identifies cellular markers of the HIV permissive cell. PLoS Pathog, 2017. 13(10): p. e1006678.
7. Golumbeanu, M., et al., Single-Cell RNA-Seq Reveals Transcriptional Heterogeneity in Latent and Reactivated HIV-Infected Cells. Cell Rep, 2018. 23(4): p. 942-950.