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多组学整合重建HSCs调控网络2026-07-30 09:00:43

规范化的单组学计算分析是后续多组学整合的基础,只有在各组学数据分别完成质量控制、特征提取和生物学解释后,才能进一步在跨组学层面建立表观遗传状态、转录程序、蛋白质功能、代谢状态和空间微环境之间的联系。综上所述,单细胞组学技术已从表观遗传、转录、翻译、蛋白质、免疫识别、代谢及空间定位等多个维度,为解析HSCs的异质性与功能调控提供了系统性工具。这些技术在检测对象、核心原理及应用侧重上各有不同,系统梳理了上述主要组学技术类型的示意图和分子层级或维度及其在HSCs研究中的代表性工作;同时,常用计算分析框架也为单组学数据的质量控制、细胞注释、轨迹推断、调控元件解析和空间关系重建提供了方法学基础。

上述内容共同为后续选择合适的技术策略及理解多组学整合的意义提供了基础。尽管前述这些测序技术已在各自维度上深化了我们对细胞异质性的认知,但它们仅能提供生命活动单维度的截面式快照,然而,细胞的状态与功能是由基因组、表观基因组、转录组、蛋白组及空间位置关系等多个层面动态互作、共同调控的复杂结果。如何将这些离散的、单角度的观测整合起来,以形成一个关于细胞身份与功能的统一且连贯的理论,成为我们面临的一个核心挑战。而单细胞多组学整合分析的核心目的就是在单个细胞中建立不同分子层级之间的联系。
 
对于HSCs研究而言,多组学整合更具有特殊意义。HSCs数量稀少、状态连续且功能异质性强,静息维持、自我更新、谱系偏向、应激激活、衰老及恶性转化等过程往往同时受到转录调控、表观遗传重塑、蛋白质合成、代谢状态及微环境信号的共同影响。单一组学技术虽然能够从某一分子层面刻画HSCs状态,但难以完整解释调控元件开放是否对应靶基因表达变化、mRNA丰度是否转化为蛋白质功能、克隆扩增是否伴随特定表观遗传状态,以及空间微环境如何参与细胞命运调控等问题。
 
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。