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高分文章丨应用RNA-seq的近期高分文献汇总
发布日期：2022-09-09浏览： 次

转录组测序（RNA-seq）是研究基因表达常用的高通量测序手段。转录组测序的研究对象为特定细胞在某一功能状态下所能转录出来的所有RNA的总和，包括mRNA和非编码RNA如miRNA、IncRNA、circRNA等。通过转录组测序，能够全面获得物种特定组织或器官的转录本信息，从而进行转录本结构研究、变异研究、基因表达水平研究以及转录本发现等研究。

转录组测序还可结合其他组学如Chip-seq、ATAC-seq、WES等，以探究基因调控、基因突变致病机制等。本期，小编收集了近期发表的关于“转录组测序（RNA-seq）”应用的高分文献，供大家参考。

 

 

 

研究人员通过将生物学和信息学分析（包括RNA测序、蛋白质检测、转座酶可及染色质测定与高通量测序(ATAC-seq)和条件基因缺失）相结合的方法来预测转录调节因子，这些调节因子调控了超过12,000个与小鼠和人不同中枢神经系统疾病中星形胶质细胞反应有关的差异表达基因(DEGs)。与星形胶质细胞反应相关的DEG在疾病中表现出明显的异质性。转录调节因子也具有疾病特异性差异，但研究人员发现了一个在这两个物种多种疾病中常见的由61个转录调节因子组成的核心组。实验表明，DEG多样性是由不同转录调节因子与特定细胞内环境之间相互作用决定的。值得注意的是，相同反应性转录调节因子可以调节不同疾病中显著不同的DEG队列。转录调节因子对DNA结合基序的可及性变化在不同疾病之间存在明显差异；对DEG变化至关重要的调控可能需要多个反应性转录调节因子。通过调节反应性，转录调节因子可以显著改变疾病结果，并可以将其作为治疗靶点。该研究提供了与疾病相关反应性星形胶质细胞DEG及可搜索的预测转录调节因子资源。该研究结果表明，与星形胶质细胞反应性相关的转录变化是高度异质的，并且可通过特定于细胞内环境的转录调节因子组合产生大量潜在的DEG。

 

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本研究发现一种先前未知的激素抵抗性前列腺癌亚型，称为干细胞样（SCL）前列腺癌，占所有前列腺癌病例的30%左右。研究团队使用ATAC-seq（转座酶可及染色质测序分析）、RNA-seq和DNA测序来研究22个类器官、6个患者来源的异种移植物和12个细胞系，确定了具有良好特征的雄激素受体（AR）依赖和神经内分泌亚型，以及两个AR阴性/低组：Wnt依赖亚型和由激活蛋白-1（AP-1）转录因子驱动的干细胞样（SCL）亚型。使用转录组学特征对366例患者进行分类，结果表明，SCL是继AR依赖性之后第二常见的CRPC亚型。数据表明，AP-1与YAP/TAZ和TEAD蛋白相互作用，以维持该组亚型特异性染色质可及性和转录组景观。这种分子分类揭示了药物靶点，并可能指导治疗决策。

 

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作用于家畜基因表达的遗传调控变异体的表征对于解释经济价值性状的分子机制以及通过人工选择提高遗传增益率至关重要。本研究基于7180个公开可用的RNA测序样本，构建了牛基因型组织表达图谱（CattleGTEx），且将其作为研究社区农场动物GTEx（FarmGTEx）项目试点阶段的一部分。研究描述了100多种组织/细胞类型的转录组学景观，并报告了23种不同组织的数十万种基因表达和选择性剪接的遗传关联。研究评估了这些基因调控效应的组织共享模式，并使用多组学数据对其进行功能注释。最后，将不同组织中的基因表达与43个经济上重要的性状联系起来，使用转录组广泛关联和共定位分析来破译支撑牛中这些农艺性状的分子调控机制。

 

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为了解基因表达中断如何通过网络渗透，研究人员必须首先绘制调控基因与其下游靶标之间的连接。然而，研究人员缺乏对大多数基因上游调节因子的全面了解。在这里，研究人员开发了一种方法，用于系统地发现人类原代T细胞中关键免疫因子（IL2RA、IL-2和 CTLA4）的上游调节因子。然后，研究人员使用CRISPR扰动、RNA-seq和ATAC-seq绘制了这些调节因子和推定的顺式调节元件的靶基因网络。这些调节器形成具有广泛反馈回路的密集互连网络。此外，该网络富含与免疫相关的疾病变体和基因。这些结果提供了有关免疫相关疾病基因如何在T细胞中被调节的见解以及关于人类基因调节网络结构的更广泛的原理。据介绍，基因调控网络确保重要基因以精确的水平表达。当基因表达受到充分干扰时，就会导致疾病。

 

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肝内胆管癌（iCCA）表现出广泛的肿瘤内异质性和极高的死亡率。本研究对45例iCCA患者的207个肿瘤区域进行了WES、RNA测序、TCR测序和多重免疫荧光分析。半数以上的iCCA表现出肿瘤内免疫浸润的异质性，iCCA被分为稀疏、异质和高度浸润的亚组，具有不同的免疫组学特征。稀疏浸润的肿瘤显示克隆新抗原的活性拷贝数丢失，异质性免疫浸润在肿瘤亚区的亚克隆进化中起重要作用。高浸润肿瘤的特征是广泛的免疫激活和肿瘤亚区的类似TCR库，但T细胞衰竭和普遍的抗原呈递缺陷抵消。值得注意的是，FGFR2突变和融合与低突变负担和减少免疫浸润相关。我们的工作塑造了动态的肿瘤免疫相互作用，并开发了一个强大的分类系统，将iCCA患者分为具有不同预后的高免疫逃避组和低免疫逃避组。

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非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已成为全球最常见的慢性肝病。晚期非酒精性脂肪性肝病（NASH）被认为是导致终末期肝损伤的主要原因，目前尚无FDA批准的治疗方案。本研究采用多个RNA测序分析鉴定NASH中肝GSTM2的表达，体外和体内实验探究GSTM2在NASH中的作用和分子机制，确定GSTM2是NASH进展的敏感应答者和有效抑制剂。研究发现GSTM2在NASH进展过程中显著下调，肝细胞GSTM2缺乏显著加重高脂饮食和高脂/高胆固醇饮食诱导的胰岛素抵抗、肝脂肪变性、炎症和纤维化。机制上，GSTM2通过直接与凋亡信号调节激酶1（ASK1）相互作用来维持MAPK通路信号。GSTM2直接结合到ASK1的N-末端区域，并抑制ASK1 N-末端二聚化，从而在代谢功能障碍的条件下抑制ASK 1磷酸化及其下游JNK/p38信号通路的激活。这些数据表明，肝细胞GSTM2是一种内源性抑制因子，通过阻断ASK1 N端二聚化和磷酸化来防止NASH进展。激活GSTM2有望成为NASH的治疗策略。

 

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本研究评估了急性失代偿（AD）肝硬化患者（伴或不伴ACLF）外周血白细胞中三羧酸（TCA）循环的线粒体形态和中枢代谢途径。研究包括了AD肝硬化患者（108例无ACLF，128例有ACLF）和41名健康人的样本。通过透射电子显微镜观察白细胞线粒体超微结构，并通过评估不同底物的NADH/FADH产生来确定细胞溶质和线粒体代谢通量。通过RNA测序和基于PCR的葡萄糖代谢谱仪阵列分析基因表达。结果显示，晚期肝硬化患者的线粒体超微结构以嵴稀疏和肿胀为特征。患者每个白细胞的线粒体数量较高，同时伴有白细胞体积的减小。FGF21、C6:0和C8:0肉碱增加可预测死亡率，而GDF15与白细胞活化相关的基因集特征密切相关。代谢通量分析显示，优先参与线粒体外途径的患者的单核白细胞的能量产生增加，这是由糖酵解和戊糖磷酸途径的基因编码酶表达上调所支持的。在ACLF患者中，线粒体功能分析揭示了TCA循环中异柠檬酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶水平的断点，这是由包括谷氨酰胺分解和核苷代谢的回补反应连接起来的。综上所述，该研究结果提供了细胞、细胞器和生化水平的证据，表明严重的线粒体功能障碍影响AD肝硬化和ACLF患者白细胞的免疫代谢。

 

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原发性胆系胆管炎（PBC）以胆管减少、导管反应、阴离子交换剂2（AE2）损伤和“碳酸氢盐伞”为特征。本研究评估了晚期PBC小鼠模型和人类样本中Sct/SR信号在胆道分泌过程和随后损伤中的作用。研究通过对分泌素（Sct）治疗的女性和男性野生型（WT）和晚期PBC模型，以及小鼠模型分离的胆管细胞，进行批量RNA测序分析，发现在晚期PBC小鼠模型和人类样本中，胆管Sct/SR/CFTR/AE2表达和胆汁碳酸氢盐水平降低。Sct治疗可减少晚期PBC模型中的胆管损失、导管反应、炎症和纤维化，降低肝胆汁酸水平，改变了胆汁酸组成，恢复了导管-小管连接（DCJ）和“重碳酸盐伞”。RNA测序发现Sct促进成熟上皮标志物表达，特别是前2级（Agr2）。这些结果表明，晚期PBC中Sct/SR信号的丢失导致错误的“重碳酸盐伞”和Agr2介导的粘蛋白生成减少，Sct通过增强成熟胆管细胞表型和胆管生长恢复胆管细胞分泌过程和DCJ形成，揭示了Sct治疗或可用于晚期PBC患者。

 

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丙酮酸脱氢酶 E2成分 (PDC-E2)特异性 CD8+ T 细胞在原发性胆汁性胆管炎 (PBC) 的胆道破坏中起主导作用。然而，关于这些自身抗原特异性 CD8+ T 细胞的特征数据有限，特别是在肝脏中。本研究采用流式细胞仪对肝内T细胞亚群进行表型和功能分析。通过组织学染色评估CD103 T细胞频率。转录组和代谢组分别通过RNA测序和LC-MS测定。在3D类器官共培养系统中测定T细胞对胆管细胞的细胞毒性。此外，通过2-辛炔酸BSA（2OA-BSA）免疫、NUDT1条件敲除和过继共转移研究了体内T细胞的寿命（长期存活）。结果显示肝内 CD103+ TRM (CD69+CD103+CD8+) 细胞在PBC中显著扩增、过度激活，并且可能具有PDC-E2特异性反应。CD103+ TRM 细胞频率与PBC的临床和组织学指标相关，并预测较差的 UDCA 反应。NUDT1阻断抑制了CD103+ TRM细胞在PDC-E2再刺激后的细胞毒性效应功能。NUDT1 在 CD8+ T 细胞中的过表达促进了体外组织驻留程序；NUDT1的抑制或敲低具有相反的效果。NUDT1的药理学阻断或基因缺失消除了CD103+ TRM 细胞并减轻了用 2OA-BSA 免疫的小鼠的胆管炎。值得注意的是，NUDT1 依赖性 DNA 损伤抗性在体外通过 PARP1-TGFβR轴增强 CD8+ T 细胞组织驻留。一致地，PARP1 抑制恢复了 NUDT1 缺陷型 CD103+ TRM 细胞的持久存活和 TGFβ-Smad 信号传导。本研究发现CD103+ TRM 细胞是 PBC 肝脏中 PDC-E2 特异性 CD8+ T淋巴细胞的主要群体，NUDT1在促进致病性 CD103+ TRM 细胞积累和寿命方面的作用代表了PBC的新治疗靶点。

 

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背景与目的：根据血清HBV DNA水平、HBeAg状态和丙氨酸转氨酶（ALT）的组合，慢性HBV临床分为4个阶段：免疫耐受（IT）、免疫活性（IA）、非活性携带者（IC）和HBeAg阴性肝炎（ENEG）。本研究通过多重免疫荧光和RNA测序（分别为37和78）分析，将慢性HBV期核心针肝活检的免疫组成和转录谱与健康对照进行比较，发现与健康肝脏相比，无论阶段特异性血清学特征如何，慢性乙型肝炎患者的免疫基因表达和频率均增加。IA和ENEG（172对243 DEGs）中的转录组去调节作用大于IT和IC（13对35 DEGs）肝脏。干扰素刺激基因、免疫激活和耗竭基因（ICOS、CTLA4、PDCD1）以及趋化因子基因（CXCL10、CXCL9）在IA和ENEG肝脏中显著诱导。此外，在ENEG中观察到与ALT升高相关的不同免疫谱和更为突出的免疫衰竭谱（CTLA4、TOX、SLAMF6、FOXP3），这将其与IA期（LGALS9、PDCD1）区分开来。有趣的是，与健康肝脏相比，所有HBV阶段均显示代谢途径下调（脂肪和胆汁酸代谢）。最后，白细胞浸润增加与血清ALT相关，但与HBV DNA或病毒蛋白无关。综合多参数分析显示，与健康肝脏相比，慢性HBV各期的炎症特征和肝内基因特征存在明显差异。

 

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哺乳动物心脏起源于在原肠胚形成的早期阶段特定表达Mesp1的心血管祖细胞（CPs）的各种群体。Mesp1是一种转录因子，作为CP规范和分化的主调节因子。然而，Mesp1如何调节新生中胚层细胞的染色质景观，以定义不同群体的CP的时间和空间模式，仍然未知。本研究通过结合小鼠多能干细胞分化过程中的ChIP-seq、RNA-seq和ATAC-seq数据，定义了Mesp1介导的染色质景观的动态重塑。本研究确定了不同的增强子，这些增强子在时间上受到调节，以消除多能干状态，并指定了介导心脏发育的CP池。研究人员将Zic2和Zic3鉴定为与Mesp1共同作用的必需辅因子，以调节其关键中胚层增强子处的转录因子活性，从而调节与体内不同群体的CP规范相关的染色质重塑和基因表达。本研究确定了染色质景观和增强子重塑的动力学，其与早期中胚层细胞进入介导心脏发育的不同CPs群体的时间模式相关。

 

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为了理解调节hPSC衍生肝细胞体外成熟的机制，研究人员开发了3D分化系统，并将人原代肝细胞中的基因调控元件与在2D或3D条件下通过RNA测序、ATAC测序和H3K27Ac芯片分化的hPSC肝细胞中基因调控元件进行了比较。调节体比较显示，甲状腺受体THRB基序在易接近染色质和活性增强子中的富集减少，而THRB转录减少。甲状腺激素T3的加入增加了THRB与CYP3A4近端增强子的结合，恢复了NFIC的超增强子状态和基因表达，并降低了AFP的表达。所得hPSC肝细胞显示基因表达、表观遗传状态和超级增强子景观更接近原代肝细胞和激活的调控区，包括与肝脏相关疾病有关的非编码SNP。移植hPSC肝细胞导致人肝细胞植入小鼠肝脏而不破坏正常肝组织学。这项工作暗示了环境因子核受体轴在调节hPSC肝细胞成熟中的作用。

 

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