期刊：Science China-Life Sciences
影響因子：8.0

scRNA-seq已成為一種強大的工具，使科學家能夠深入探索單個細胞的復雜領域，揭示它們獨特的分子特征。利用scRNA-seq，研究人員現(xiàn)在有能力深入研究細胞多樣性，研究發(fā)育生物學，仔細審查疾病進展，并以前所未有的精確度推進藥物開發(fā)。這種方法為揭示新的生物標志物、精確定位治療靶點以及開辟通往個性化醫(yī)學的道路提供了新的可能性。在本節(jié)中，我們將闡明并討論scRNA-seq在生物醫(yī)學和臨床研究領域中的幾個值得注意的應用。

scRNA-seq在胚胎、組織和器官發(fā)育研究中的應用
(1)胚胎發(fā)育研究
scRNA-seq在胚胎發(fā)育研究中扮演著關鍵角色，尤其是在區(qū)分和識別多樣的細胞類型及其發(fā)展譜系方面具有重要價值。在曹等人（2019年）的研究中，通過分析小鼠胚胎中的2,072,011個單細胞，scRNA-seq技術識別出38種主要細胞類型和655個亞型。這項工作不僅揭示了哺乳動物器官形成過程中細胞類型的發(fā)育軌跡，還特別為骨骼肌細胞創(chuàng)建了詳細的發(fā)育軌跡圖，極大地豐富了我們對哺乳動物發(fā)育生物學的理解。研究人員還利用scRNA-seq技術重建了發(fā)育軌跡，并通過分析不同發(fā)育階段的基因表達，揭示了調控細胞命運的復雜網絡（吳等人，2024年）。

Scialdone等人（2016年）的研究通過分析1,205個早期原腸形成階段的小鼠細胞，為健康哺乳動物在早期發(fā)育階段創(chuàng)建了基因表達譜，并深入研究了關鍵的造血轉錄因子Tal1的功能，提供了一個具有啟發(fā)性的研究案例。Nestorowa等人（2016年）的研究則通過分析超過1,600個單造血干細胞和祖細胞，揭示了造血干細胞的發(fā)育軌跡，并闡明了調控血細胞分化的分子機制。此外，scRNA-seq技術在識別胚胎發(fā)育中決定細胞命運的關鍵調控因子和信號通路方面也顯示出其重要性。例如，Lescroart等人（2018年）的研究中，Mesp1被確定為小鼠心臟發(fā)育中心臟祖細胞特化的關鍵轉錄因子。溫等人（2024年）通過整合來自胚胎干細胞和胚胎的人類中胚層細胞的scRNA-seq分析，識別并定義了傾向于造血譜系的人類造血中胚層細胞的分子特征。崔等人（2019年）的研究則探索了來自人類胚胎的近4,000個心臟細胞的基因表達圖譜，識別了四種主要細胞類型，并揭示了對細胞成熟和分化可能至關重要的信號通路。這些研究成果為深入理解人類心臟發(fā)育的調控機制提供了堅實的基礎。

(2)組織和器官發(fā)育研究
scRNA-seq的應用不僅限于胚胎細胞的研究，它還是一個強有力的工具，用于描繪器官或組織中細胞群體的發(fā)展和演變，為我們提供了動物組織和器官發(fā)育中關鍵轉變的詳盡信息（Mu等人，2019年；Paik等人，2020年）。接下來，我們將深入探討scRNA-seq在組織和器官發(fā)育研究中的應用，特別強調其在揭示細胞多樣性、識別稀有細胞群體以及洞察疾病機制方面的重要性。

2016年，人類細胞圖譜（HCA）項目應運而生，這是一個雄心勃勃的國際合作項目，目標是全面繪制和詳細描述人體中的每一種細胞類型。該項目的主要目標是揭示細胞的空間分布和功能聯(lián)系，深化我們對人類生物學的認識，并最終提升疾病診斷和治療的能力。自項目啟動以來，眾多scRNA-seq研究已經為構建這一宏偉的人類細胞圖譜做出了顯著貢獻。在這一領域，韓等人（2020年）通過微孔測序技術（microwell-seq）對來自七種不同細胞培養(yǎng)和60種人類組織類型的702,968個單細胞進行了分析，揭示了多種人類組織中以前未知的細胞異質性。特別是在對人類腎臟組織的研究中，他們發(fā)現(xiàn)了成年腎臟中的新類型閏細胞以及胎兒腎臟中以前未被識別的S形小體細胞。這些在單細胞層面上構建的人類細胞圖譜，為我們深入理解人類生物學提供了寶貴的資源。進一步地，瓊斯等人（2022年）、埃拉斯蘭等人（2022年）、多明格斯·孔德等人（2022年）以及索等人（2022年）的研究，通過分析超過100萬個來自68個不同供體的細胞，涵蓋了500多種不同細胞類型，構建了泛組織scRNA-seq圖譜。這些研究通過跨組織的細胞類型和轉錄屬性比較，識別了罕見的細胞類型、組織無關特征、組織特異性細胞狀態(tài)，以及與疾病相關的細胞類型。這些泛組織研究在構建全面的人類單細胞圖譜方面，標志著一個重要的里程碑，為未來的生物醫(yī)學研究和臨床應用開辟了新的道路。

scRNA-seq不僅在構建器官圖譜方面發(fā)揮著關鍵作用，它還通過揭示與眾多疾病相關的細胞特異性基因表達變化，為深入理解疾病機制提供了寶貴的洞見。威爾遜等人（2019年）對保存的人類糖尿病腎臟樣本進行了全面的snRNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)關鍵炎癥標志物TNFRSF21和ILR1在免疫細胞中的表達顯著上升，這些標志物可能成為監(jiān)測疾病進展的生物標志物或糖尿病腎病早期治療的潛在靶點。在另一項研究中，科尼希等人（2022年）運用snRNA-seq和scRNA-seq的組合方法，對27名健康個體和18名擴張型心肌病患者的心臟組織進行了分析。他們不僅解析了不同主要心臟細胞類型的特異轉錄程序，還識別出與疾病狀態(tài)相關的基因表達模式，并進一步揭示了擴張型心肌病的分子機制。這些發(fā)現(xiàn)為心臟病的診斷和治療提供了新的視角。

總體而言，scRNA-seq技術在繪制人類組織和器官的詳盡圖譜方面扮演了至關重要的角色。它不僅揭示了復雜的基因表達網絡和細胞發(fā)育路徑，還為理解特定器官或組織病變過程中的關鍵因素和潛在靶點提供了深刻見解。這些寶貴的信息資源不僅有助于我們深入理解疾病機制，而且為發(fā)展更有效的疾病治療策略奠定了堅實的基礎。

scRNA-seq技術在腫瘤生物學研究中的應用
ScRNA-seq技術以其在單細胞水平上對整個轉錄組的深入分析，徹底革新了我們對腫瘤生物學的認識。這一技術在揭示腫瘤內部的復雜異質性、識別腫瘤的不同亞克隆、描繪腫瘤與免疫細胞間的相互作用、解析腫瘤相關的信號傳導路徑，以及預測藥物反應和抗藥性方面扮演了關鍵角色。它不僅使我們能夠構建精細的細胞圖譜、發(fā)掘新的生物標志物，還能識別潛在的治療靶點。隨著scRNA-seq技術的持續(xù)發(fā)展，它展現(xiàn)出巨大的潛力，有望顯著改善患者的治療結果，并推動個性化醫(yī)療的快速發(fā)展。

(1) 腫瘤異質性
腫瘤由多種細胞組成，每種細胞都具有其特定的基因表達模式和功能特征。盡管傳統(tǒng)的整體RNA測序技術提供了豐富的信息，但它所反映的是整個腫瘤的基因表達平均水平，從而模糊了腫瘤內部細胞的多樣性。scRNA-seq技術則能夠精確識別并描述腫瘤中的不同細胞群體，為我們深入理解腫瘤的復雜生態(tài)提供了更為精細的視角。

例如，Hu等研究者在2020年通過scRNA-seq技術揭示了健康人類輸卵管組織中六種輸卵管上皮細胞亞型的存在，并關聯(lián)了這些亞型與漿液性卵巢癌（SOC）患者的預后，同時展現(xiàn)了SOC內部的腫瘤異質性。Liang等研究者在2021年對八例高級別SOC病例的scRNA-seq數(shù)據進行分析，識別出20個具有組織特異性的細胞簇，并利用卵巢癌免疫細胞的異質性，開發(fā)了基于CXCL13和IL26兩個基因的預后分層方法，以更精確地評估患者的預后風險。在胃癌（GA）領域，腫瘤異質性對精確診斷和治療構成了重大挑戰(zhàn)。Zhang等研究者在2021年運用無偏的scRNA-seq技術分析了來自九個GA樣本和三個非腫瘤樣本的27,677個細胞，揭示了GA患者內部及不同患者間的細胞分化和異質性，為理解罕見的主細胞型GA（GA-FG-CCP）的分子構成提供了新見解，并基于這些發(fā)現(xiàn)提出了區(qū)分良性與惡性上皮的生物標志物組合。Zhong等研究者在2022年利用scRNA-seq技術探索了9名多發(fā)性骨髓瘤患者的細胞異質性和規(guī)律網絡，通過分析發(fā)現(xiàn)了疾病不同階段的獨特分子、網絡和交叉對話對，為疾病的預后和治療提供了寶貴的洞見。因此，scRNA-seq技術通過揭示腫瘤異質性的復雜性，助力研究人員深入理解腫瘤中的各種細胞類型、它們的相互作用，以及它們對腫瘤發(fā)展、進展和治療反應的影響。

(2)腫瘤微環(huán)境
腫瘤微環(huán)境（TME）包含癌細胞、免疫細胞、基質細胞和血管細胞等細胞類型。它在腫瘤的發(fā)展、侵襲性增強以及對治療的響應中起著至關重要的作用。scRNA-seq技術能夠通過分析這些細胞群體的基因表達圖譜，識別并分類不同的細胞亞群，從而揭示TME的復雜性。

scRNA-seq技術通過解析個體細胞的轉錄組，能夠有效地鑒定腫瘤微環(huán)境（TME）中的稀有細胞群，例如腫瘤浸潤性淋巴細胞（TILs）、癌相關成纖維細胞（CAFs）和骨髓源性抑制細胞（MDSCs）。在中國研究團隊開展的一項標志性研究中，他們運用scRNA-seq技術對來自九位胃癌患者的47,304個細胞進行了轉錄組分析。這項研究揭示了胃癌TME中多種免疫細胞亞群的存在，包括調節(jié)性T細胞（Tregs）、CD4+ T細胞、CD8+ T細胞、自然殺傷（NK）細胞和先天淋巴細胞（ILCs）（Li et al., 2022k）。尤為重要的是，該研究觀察到胃癌組織中調節(jié)性T細胞的富集現(xiàn)象，這些細胞表現(xiàn)出免疫抑制相關基因——如雙特異性磷酸酶4（DUSP4）、白介素2受體亞基α（IL2RA）、腫瘤壞死因子受體超家族成員4（TNFRSF4）、LAYN和LGALS1——的表達水平升高，這一發(fā)現(xiàn)暗示了胃癌中存在一個免疫抑制性的微環(huán)境。這些基因的表達模式可能與腫瘤的免疫逃逸機制有關，為癌癥免疫治療提供了潛在的靶點。

深入解析腫瘤微環(huán)境（TME）內的細胞異質性和基因表達模式，有望推動新一代靶向癌癥治療藥物的研制以及前沿早期診斷技術的發(fā)展。Savas等人開展的研究揭示了腫瘤浸潤性T細胞群體中的顯著異質性，該研究通過scRNA-seq技術對123名乳腺癌患者的6,311個腫瘤內T細胞進行了深入分析。研究發(fā)現(xiàn)，在乳腺癌患者中，腫瘤浸潤性淋巴細胞（TILs）數(shù)量較高的個體，其CD8+ T細胞表現(xiàn)出組織駐留記憶T（TRM）細胞的特征性發(fā)育軌跡。尤為重要的是，這些CD8+ TRM細胞高表達細胞毒性效應蛋白，如穿孔素（PRF1）和顆粒溶素（GZMB），以及免疫檢查點分子，包括程序性死亡蛋白1（PDCD1，亦稱為PD-1）和細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4（CTLA4）（Savas et al., 2018）。此外，在早期三陰性乳腺癌患者中，CD8+ TRM細胞亞群的基因表達譜與患者預后的改善呈現(xiàn)出顯著相關性。這些發(fā)現(xiàn)突顯了scRNA-seq技術在識別與免疫監(jiān)視或免疫抑制相關的TILs亞群方面的能力，這些亞群可能成為乳腺癌治療的潛在靶點或預后生物標志物。

(3)治療選擇和監(jiān)測
在癌癥研究領域，利用scRNA-seq技術來制定個性化治療方案顯得尤為重要。腫瘤由多種細胞組成，包括內皮細胞、間質細胞、免疫細胞以及惡性細胞，這些不同類型的細胞在治療抵抗、腫瘤轉移和形成過程中都扮演著關鍵角色。scRNA-seq技術通過細致分析腫瘤內部單個細胞的基因表達圖譜，能夠精準識別出那些在腫瘤發(fā)展和對治療產生抗性中發(fā)揮核心作用的特定細胞亞群。

在Tirosh等人（2016年）的研究中，scRNA-seq被應用于深入分析黑色素瘤腫瘤的細胞異質性，并精確定位與治療抗性相關的特定細胞狀態(tài)。該研究發(fā)現(xiàn)了一個腫瘤細胞亞群，其AXL基因表達顯著上調，這與對靶向治療的抗性密切相關。這一突破性發(fā)現(xiàn)為設計針對AXL信號通路及其它靶向治療通路的聯(lián)合療法提供了理論基礎，有望提升治療效果。

然而，并非所有患者都能對免疫檢查點抑制劑如抗PD-1和抗CTLA-4抗體產生響應，這些療法通過增強免疫系統(tǒng)識別和攻擊癌細胞的能力，已經在癌癥治療領域引起了革命性變化。為了探究這種抗性的潛在機制并優(yōu)化治療效果，麻省理工學院和哈佛大學Broad研究所的科學家們開展了一項研究，利用scRNA-seq技術對33名黑色素瘤患者的腫瘤樣本中的單個細胞基因表達譜進行了分析。這項分析揭示了一種名為T細胞排除程序（TEX）的獨特癌細胞亞群。這些TEX細胞在腫瘤微環(huán)境中主動抑制T細胞的招募和活化，構建了一個免疫抑制屏障，使癌細胞得以逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。TEX程序與對免疫檢查點阻斷療法的抗性和對PD-1抗體治療的不良響應相關聯(lián)，可能成為克服免疫抗性的一個潛在治療靶點。

在免疫細胞中的應用
免疫系統(tǒng)，由免疫分子、免疫細胞和免疫器官構成，是維持身體內環(huán)境穩(wěn)定的關鍵系統(tǒng)。其主要功能是識別并排除體內的抗原性異物（Akar-Ghibril, 2022; See et al., 2018）。在與感染作斗爭的過程中，免疫系統(tǒng)有時可能引發(fā)針對自身組織的抗原反應，進而導致免疫失調，損害特定的組織或器官（Li et al., 2022m; Suo et al., 2022）。鑒于免疫疾病的發(fā)病機制復雜多樣，迅速識別疾病的觸發(fā)因素對于免疫疾病的治療極為關鍵（Zhao et al., 2021b）。scRNA-seq作為一種先進的技術手段，能夠揭示新的細胞亞群，追蹤免疫細胞的發(fā)育軌跡，并識別免疫疾病中免疫反應的調控網絡。這有助于在單細胞層面深化對免疫疾病發(fā)病機制的理解，并為開發(fā)新療法、造福更多患者提供了可能。

(1)免疫細胞異質性研究
scRNA-seq技術能夠精細描繪組織和器官內單個細胞的特征，并發(fā)掘出稀有乃至先前未知的細胞群落。在免疫學疾病的研究領域，這項技術已經揭示了多種不同的免疫細胞亞群及其特定的功能狀態(tài)，為我們深入理解免疫系統(tǒng)的復雜性提供了新的視角。

He等人（2023年）利用scRNA-seq對老年斑馬魚大腦中的26,456個免疫細胞進行了深入分析，發(fā)現(xiàn)小膠質細胞和T細胞在衰老引起的神經退行性變化中扮演著關鍵角色。在美國進行的另一項研究中，研究人員通過scRNA-seq技術分析了33名兒童系統(tǒng)性紅斑狼瘡（cSLE）患者及11名健康對照者的約276,000個單核外周血單核細胞（PBMCs）的轉錄組（Nehar-Belaid等人，2020年）。這項研究不僅鑒定出兩個新的細胞亞群——ISGhi T-SC4和高表達細胞毒性蛋白的CD8+ T細胞，還揭示了與疾病嚴重程度密切相關的SLE特異的激活NK細胞和ISGhi NK-SC。這些發(fā)現(xiàn)為我們深入理解SLE的異質性、免疫系統(tǒng)的細胞構成和功能多樣性提供了新的視角，并有助于揭示推動疾病進展的潛在機制。Zheng等人（2022年）通過scRNA-seq技術構建了與狼瘡發(fā)病機制相關的單細胞圖譜，闡明了盤狀紅斑狼瘡（DLE）和SLE皮膚病變中的異質性特征，為探索新的治療干預途徑提供了重要線索。

(2)免疫疾病機制研究
scRNA-seq技術賦予了研究人員深入解析免疫疾病復雜細胞構成的能力，使他們能夠精確識別失調的信號通路，并發(fā)現(xiàn)可能對疾病發(fā)展有重要作用的新細胞類型或亞型。這項技術的應用預期將在免疫疾病的診斷、治療和管理工作中帶來革命性的進步。Gaydosik等人（2021年）利用10x Genomics平臺，對來自10名健康志愿者和27名活動性系統(tǒng)性硬化癥（SSc）患者皮膚活檢樣本中的3,729個CD3+淋巴細胞進行了深入研究。該研究揭示了在健康個體和SSc患者皮膚中存在的不同組織駐留與循環(huán)T細胞亞群，并鑒定出促成炎癥性免疫紊亂的關鍵細胞因子。這些成果不僅加深了我們對疾病免疫機制的理解，也為開發(fā)針對SSc的創(chuàng)新性個性化治療方案提供了新的可能性。徐等人（2022年）通過單細胞轉錄組技術深入探究了白癜風的發(fā)病機制，揭示了皮膚成纖維細胞與白癜風之間的密切聯(lián)系，并進一步明確了白癜風發(fā)病的位置傾向性，這對于制定新的白癜風治療方案具有重要的指導價值。

scRNA-seq技術在傳染病研究中的應用
scRNA-seq技術在傳染病研究領域中扮演了顛覆性的角色。該技術使得研究者能夠在分子層面上細致探究宿主與病原體的相互作用，精確描述宿主的免疫應答特性，并深入調查傳染病對宿主組織的影響。通過這項技術的應用，傳染病的復雜性得以在單細胞層面被解析，揭示了在感染過程中細胞反應的多樣性和功能狀態(tài)，這些在以往研究中未曾被充分探索。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進了我們對傳染病發(fā)病機制的理解，而且為未來傳染病的診斷、治療和管理提供了新的思路和方法。

結核桿菌感染引起的肺結核常表現(xiàn)為間質性肺炎、肉芽腫病變及空洞性液化病變（Hunter等，2014年）。王等人（2023年）通過scRNA-seq技術對結核病患者的肺組織進行了分析，探究了18F-FDG高親和力區(qū)域及其周邊未受影響組織的細胞異質性和相互作用，鑒定出29種不同的細胞亞群，包括免疫細胞和實質細胞，每個亞群都有其特定的標記基因。這些發(fā)現(xiàn)為深入了解結核感染肺部中的免疫和非免疫細胞群體提供了寶貴的信息，對于揭示結核感染期間細胞間的復雜相互作用至關重要，并可能揭示新的治療靶點。趙等人（2023年）利用scRNA-seq分析了淋巴結中對鼠疫桿菌感染的免疫反應，為理解鼠疫早期發(fā)病機制提供了新的視角。蔡等人（2020年）對COVID-19患者的呼吸道樣本進行了scRNA-seq，識別了與疾病嚴重程度相關的分子標志。這些研究深化了我們對傳染病分子機制的理解，為開發(fā)更有效的診斷工具、治療方法和預防策略奠定了基礎。

scRNA-seq在藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)研究中的應用
藥物研發(fā)進程常因對人體生物學的不完全理解而遭遇瓶頸，這包括對細胞異質性、疾病機理、藥物反應和治療靶點的認識不足。自2009年誕生以來，scRNA-seq技術已顯著進步，為藥物開發(fā)提供了一個充滿希望的新途徑。該技術能夠捕獲單個細胞的全轉錄組數(shù)據，因此可以被整合到藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的多個階段。在早期階段，scRNA-seq有助于識別新的細胞和分子靶點，并通過基于細胞組成和狀態(tài)變化的疾病亞型分型，深化我們對病理機制的理解。此外，這項技術還揭示了化合物在特定細胞類型中的作用、非靶向效應以及異質性反應，這對于篩選潛在新藥至關重要。在臨床開發(fā)階段，scRNA-seq通過識別用于患者分層的生物標志物發(fā)揮著核心作用，它有助于闡明藥物的作用機制和抗藥性，并允許對藥物反應和疾病進程進行監(jiān)測。scRNA-seq通過洞察細胞和分子層面的復雜性，成為優(yōu)化藥物發(fā)現(xiàn)流程的有力工具，助力開發(fā)更精準有效的治療方案。

(1)目標識別
scRNA-seq技術在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段起到重要作用，尤其在疾病發(fā)病機制中關鍵治療靶點的識別方面。該技術通過揭示疾病狀態(tài)下細胞類型的失調和狀態(tài)變化，促進了治療靶點的識別。通過對單個細胞的轉錄組進行分析，能夠鑒定出疾病相關細胞群體與健康對照中表現(xiàn)出差異表達的特定基因和信號通路。這些信息對于指導潛在的治療靶點進行深入研究至關重要。

例如，Abdelfattah等人（2022年）應用scRNA-seq技術對膠質母細胞瘤樣本中的逾20萬個人源膠質瘤細胞、免疫細胞和基質細胞進行了深入分析。該研究鑒別出S100A4作為膠質母細胞瘤免疫治療的新型靶點。尤為引人注目的是，靶向敲除非腫瘤細胞中的S100A4能夠顯著重塑免疫系統(tǒng)，進而導致生存率的顯著提升。在慢性胰腺炎的研究領域，對胰腺免疫細胞及T細胞受體進行的單細胞測序分析揭示了潛在的治療靶點。在遺傳性慢性胰腺炎患者中，CCR6-CCL20信號通路的鑒定為人類疾病的靶向干預提供了新的途徑（Lee等人，2022年）。為了探究腫瘤與周圍免疫微環(huán)境的相互作用，美國德克薩斯大學MD Anderson癌癥中心的研究團隊對5例早期肺腺癌患者及14個多區(qū)域正常肺組織樣本中的186,916個細胞進行了scRNA-seq分析（Sinjab等人，2021年）。分析結果表明，腫瘤上皮細胞中CD24的表達水平顯著上調，并且與促腫瘤免疫表型及預后不良相關。這些發(fā)現(xiàn)暗示CD24可能是早期肺腺癌治療的一個有潛力的靶點。

(2)藥物篩選和優(yōu)化
scRNA-seq在藥物篩選和優(yōu)化中扮演了關鍵角色，顯著提升了藥物篩選的效率和精確性。傳統(tǒng)的藥物篩選方法常依賴于細胞群體，這些方法可能無法充分捕捉目標組織或器官中的細胞異質性。通過scRNA-seq技術，研究者能夠識別并分離出特定的細胞類型或感興趣的亞群，實現(xiàn)對這些細胞對不同藥物候選物反應的更精細評估。

例如，曹等人（Cao et al., 2020a）利用高通量單細胞RNA和VDJ測序技術，從60名康復患者中富含抗原的B細胞中篩選出針對SARS-CoV-2的14種強中和抗體。在這些抗體中，BD-368-2顯示出最強的中和效果，并在hACE2轉基因小鼠模型中驗證了其治療和預防活性。這項工作展示了高通量單細胞測序技術在發(fā)現(xiàn)人類中和抗體方面的有效性，尤其在傳染病大流行期間具有重要意義。

(3)藥物作用機制
scRNA-seq技術為探究藥物誘導的細胞和分子層面變化提供了一種強有力的工具，使得全面解析藥物作用機制成為可能。例如，Taukulis等人（2021年）通過scRNA-seq分析了小鼠模型中順鉑引發(fā)的急性耳毒性。他們對順鉑處理的成年迷路血管紋（striatum vascularis）與未處理的成年對照組進行了轉錄組比較，從而揭示了細胞類型特異性的調控網絡。研究結果表明，迷路血管紋中的邊緣細胞和中間細胞對順鉑暴露尤為敏感。此外，scRNA-seq數(shù)據分析還發(fā)現(xiàn)了與化療相關耳毒性相關的特定基因表達變化，其中Alcam、Atp1b2、Spp1和Car12等基因表達下調，而Klf10、Cldn3和Tspan1等基因表達上調。這些差異表達基因可能成為減輕化療引起的耳毒性的新型治療靶點。張等人（2022年）則運用scRNA-seq結合細胞及生化方法，研究了二氫青蒿素的免疫調節(jié)作用機制。他們的研究揭示了二氫青蒿素通過激活SOD3-JNKAP-1信號通路，正向調節(jié)免疫細胞異質性和脾臟免疫細胞穩(wěn)態(tài)，對治療自身免疫疾病具有潛在療效。深入理解藥物的作用機制對于提升治療效果和降低不良反應具有重要意義。

(4)患者分層
scRNA-seq技術是個性化醫(yī)療領域的關鍵工具，其核心目標是基于個體患者的分子特征來定制化治療方案。通過解析單個細胞的轉錄組圖譜，該技術促進了患者分層策略的發(fā)展，并助力于發(fā)現(xiàn)與疾病預后及治療反應性密切相關的生物標志物。

在嬰兒急性淋巴細胞性白血�。╥ALL）這一臨床背景下，疾病復發(fā)往往伴隨著致命風險（Pieters等人，2019年）。scRNA-seq技術在iALL的預后風險評估方面展現(xiàn)出巨大潛力。Candelli等人（2022年）對MLL重排型嬰兒急性淋巴細胞性白血病（MLL-r iALL）患者樣本進行了scRNA-seq分析，通過定量分析對治療敏感與耐藥細胞的比例，研究者能夠預測MLL-r iALL的復發(fā)時間點。這一策略在預后風險分層方面超越了現(xiàn)有的方案，突顯了scRNA-seq在優(yōu)化預后生物標志物、提升治療成效方面的應用前景。

scRNA-seq技術的應用徹底革新了我們對細胞異質性、疾病進程及治療反應的單細胞層面認知。它在治療靶點的鑒定、藥物篩選與優(yōu)化、作用機制的闡釋以及患者分層等多個方面均做出了重要貢獻。將scRNA-seq技術融入藥物研發(fā)流程，對于開發(fā)更具針對性和有效性的治療策略具有重大意義，有望顯著提升患者臨床治療結果。

總結
隨著scRNA-seq技術的發(fā)展，單細胞轉錄組圖譜的構建實現(xiàn)了空前的分辨率，為我們洞察復雜的細胞事件提供了深刻見解，并加深了我們對人類、模式生物和植物中細胞構成和互作機制的認知。本章節(jié)詳細闡述了scRNA-seq技術在多個維度上的進展，并著重強調了其在不同研究領域中的獨特特性與優(yōu)勢。至關重要的是，我們必須認識到每種單細胞測序技術都有其固有的優(yōu)勢與局限。該領域的持續(xù)創(chuàng)新致力于開發(fā)更優(yōu)化的方法，以增強技術的穩(wěn)健性和檢測范圍，使得能夠在多層面對細胞組成進行全面分析，并在不同物種內部精細繪制細胞圖譜。預期未來scRNA-seq技術的創(chuàng)新將繼續(xù)為生物醫(yī)學和臨床醫(yī)療領域帶來重大突破，成為深入探究和理解細胞動態(tài)的強力工具。

參考文獻：
Sun F, Li H, Sun D, et al. Single-cell omics: experimental workflow, data analyses and applications. Sci China Life Sci. 2025;68(1):5-102. doi:10.1007/s11427-023-2561-0​​​​