细胞身份是由驱动细胞间通讯的基因活动定义的，对于理解多细胞生物的机制至关重要。在一份新的报告中，阿巴斯·加达尔和美国生物学、儿科学、系统生物学、基因组科学、生物工程和心血管研究的一个研究小组，在单细胞分辨率水平上展示了一种可育成年后生动物秀丽隐杆线虫的基因活性图谱。该纲要包括180种不同的细胞类型和高达19657个表达基因。研究结果发表在《科学进展》杂志上。
该团队预测了大规模的转录因子表达谱，这些转录因子表达谱与确定细胞身份和整个生物体中数千种细胞间相互作用有关，以及介导它们的配体-受体对。研究小组发现了一份基因清单，这些基因在涉及基本和基本功能的不同细胞类型中表达一致，并将它们作为实验验证的管家基因提出。他们通过使用Wormseq应用程序来探索这些数据，以推进当前对多细胞生物功能能力的分子机制的理解，以及与它们的故障相关的扰动。
开发基因ex单细胞水平的压缩图谱
多细胞生物的生长和繁殖是由一系列不同类型的细胞维持的。即使是像秀丽隐杆线虫这样更简单的动物，也会根据一种选择性的计划来辨别食物质量、寻找配偶和躲避捕食者。通常，秀丽隐杆线虫的功能是由大约20种定义广泛的细胞类型来完成的。这些细胞类型是通过特定的基因网络来调节的。
揭示功能性多细胞生物的分子机制需要编目基因表达和辨别它们的身份以及细胞间通信的能力。这些结果可以为未来关于基因、化学和环境触发因素在细胞水平上改变基因表达的影响的研究提供信息。
最近的研究进展表明，通过分析秀丽隐杆线虫的单细胞转录组学，可以观察该生物在胚胎、幼虫和成虫阶段的单细胞基因表达谱。在这项工作中，Ghadder及其同事使用成人基因表达目录来探索几个概念，包括:
- 的有限公司家政基因的概念。
- 反式转录因子介导的细胞身份。
- 细胞-细胞相互作用的分子驱动。
研究人员开发了一个网站(Wormseq.org)，对从这项研究中收集到的数据进行分类，为生物学家提供了一个操作秀丽隐杆线虫的平台，并通过实验测试本文提出的数百种假设和预测。
鉴定秀丽隐杆线虫单细胞群的细胞类型和亚型
研究组收集了野生型雌雄同体秀丽隐杆线虫，这些线虫是由外阴形态和少于5个卵确定的年轻成虫。该团队进行了单细胞RNA测序，收集了三个独立的生物复制，并使用过滤器去除任何低质量或受损的细胞。通过Monocle 3管道处理细胞后;一个强大的单细胞分析软件工具包，结果显示了不同批次的差异，尽管重复准确地代表了平均细胞类型和基因表达谱。
该团队使用先前发表的单细胞RNA测序数据和现有的关于秀丽隐杆线虫组织的丰富文献对这些簇进行了注释。该团队确定了基因标记，并手动注释每个簇，为每个注释提供基本原理。他们在成年雌雄同体中发现了广泛的细胞类型，包括肠，神经元和XXX细胞，仅举几例。
在分类过程中，他们意外地发现了transcriptio最后发现了不同的精囊亚群，并注意到在成年雌雄同体秀丽隐杆线虫中通常不存在的细胞类型，例如雄性独有的精囊基因标记。
识别管家基因
管家基因提供了一些有趣的生物学问题的见解，包括真核生物中哪些基因是细胞功能的基础。管家基因也是分子生物学和生物化学分析的一个有趣的参考。
由于秀丽隐杆线虫的单细胞rna测序数据尚未获得，研究小组将这些生物体置于遗传或化学触发下，用动物模型在特定的时间框架内检查结果。他们研究了管家基因是否符合定义其“管家”的共同标准，即它们在细胞类型和条件下的一致表达，包括必要性和保守性。
了解细胞身份背后的相互作用
Ghaddar和他的团队利用秀丽隐杆线虫幼虫期的单细胞rna测序数据集，深入了解了驱动细胞特异性基因表达的调控机制，并探索了转录因子介导的基因表达谱。基于在其中获得的预测，他们确定了细胞类型关联以探索细胞身份。
他们也会引导性的关系研究预测反式之间的关系转录因子活性与细胞身份关联，以及细胞功能。这些结果使得探索多个研究领域的一系列假设成为可能。
全身侦察细胞间的相互作用
细胞间的相互作用在维持组织和器官系统维持后生动物生命中起着关键作用。利用单细胞转录组学数据集，研究人员开发了一种工具Cell2Cell，从配体和受体编码基因的表达来解释细胞间的相互作用。利用现有的几个数据库和机器学习方法，如Tensor-cell2cell，研究小组确定了秀丽隐杆线虫细胞间通信和细胞与功能相互作用过程中分子的有意义的假设。
前景
通过这种方式，Abbas Ghaddar和他的同事们展示了一种野生型成年秀丽隐杆线虫有机体的全面单细胞图谱。由于生命科学家之前已经对包括小鼠和人类在内的其他后生动物进行了单细胞转录分析，因此该单细胞rna测序数据集是由感兴趣的特定特征定义的。在这项研究中发现的基因活动水平有助于回答几个问题。例如，哪些基因与维持细胞身份和功能有关?哪些基因反映了生物或实验噪音?
该团队打算在未来整合额外的单细胞蛋白质组学数据，以提高功能预测的准确性。这项工作的结果为识别关键分子参与者提供了一个重要的垫脚石，并且在这项工作中开发的工具可以促进开发类似的预测技术来研究更复杂的生物体。
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