程涛/朱平合作绘制人类32种血细胞单细胞水平转录组精细分子图谱

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2020年5月，中国医学科学院血液病医院 （中国医学科学院血液学研究所）程涛教授联合朱平课题组在Nature Cell Biology杂志在线发表了Differentiation of transplanted haematopoietic stem cells tracked by single cell transcriptomic analysis的研究论文 （详见Bioart报道：） ，绘制了小鼠稳态造血系统的单细胞转录组图谱，并首次解析了小鼠造血干细胞移植后早期 （1周内） 造血重建的动力学变化规律。

继小鼠血细胞图谱绘制之后，2020年8月24日，程涛教授再次领衔朱平等多个课题组在National Science Review杂志在线发表了Single-cell Transcriptomic Landscape of Human Blood Cell的研究论文。该研究结合免疫表型和转录组测序，从编码基因和长非编码RNA表达、以及转录因子调控网络等多个角度，绘制了精细的人血细胞单细胞转录组图谱。作者搭建了具有检索基因表达和预测血细胞类型等功能的在线数据库网站 （http://scrna.sklehabc.com） ，并释放了快速预测血细胞类型的R包 （https://github.com/pzhulab/abcCellmap） ，可为血细胞研究提供重要的转录组参考。

作者首先从21例健康成人的骨髓以及少量外周血中，分选了32种血细胞 （从造血干细胞到祖细胞到成熟血细胞） 并进行单细胞转录组深度测序，每个细胞平均能检测到3,000左右的蛋白编码基因和1,700左右的长非编码RNA （lncRNAs） ，为后续图谱的建立提供了充足的数据支持。基于蛋白编码基因和lncRNAs，作者绘制了人血细胞的单细胞转录组图谱，发现二者反映的造血分化路径保持高度一致。此外，该研究还鉴定了各血细胞亚群特异高表达的lncRNAs，发现这些特征lncRNAs倾向于与邻近的特征蛋白编码基因共表达，且关联程度随着血细胞分化成熟而逐渐增强。随后，研究人员借助SCENIC软件计算的调节子活性分值，解析了造血分化过程中的转录因子调控网络，挖掘了潜在的造血分化调控因子 （例如CREM、RXRA、FOXO3等） ；提示淋系的转录调控网络具有细胞类型特异性，而中性粒细胞和单核细胞则被共同的转录因子所调控。

为进一步绘制不同血细胞群体的分化模式，研究人员对各类血细胞群体 （造血干祖细胞、B细胞、NK细胞、T细胞、单核细胞、中性粒细胞和红细胞） 进行重新分群分析和准确定义，深入解析了各类血细胞群体内部的分化特征和分化轨迹。通过对红细胞进行重新分群分析，本文首次提出CD74阳性的有核红细胞可能具有免疫功能。

综上所述，该研究涉及21例健康成人的骨髓/外周血，覆盖从造血干细胞到祖细胞到成熟血细胞总共32种血细胞，借助单细胞转录组深度测序，构建了人各类血细胞的精细转录组图谱和转录因子调控图谱。该图谱全面整合了血细胞的转录组信息和免疫表型信息，可为后续的血液生理学和病理学研究提供重要的血细胞注释依据和参考价值。

程涛教授、朱平副研究员和郝莎副研究员为本文通讯作者，助理研究员谢小韦、刘梦瑶和博士生张雅文为本论文共同第一作者。在该研究工作中，中南大学周文副研究员以及中国医学科学院血液病医院 （中国医学科学院血液学研究所） 的罗鸿博教授、郑国光研究员、冯四洲主任医师、姜尔烈主任医师和石莉红研究员等课题组给与了重要的支持。该研究的实施以血细胞图谱计划Atlas of Blood Cells （ABC） 启动为背景。

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa180

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