單細胞轉錄組測序解析人類胚胎基因表達模式

2015-12-17    編輯:諾禾致源
單細胞轉錄組測序:解析人類胚胎基因表達模式

研究背景

基因表達網絡決定了細胞的特性和行為模式,而基因表達網絡又是由遺傳和表觀機制來調控。因此,解密人類胚胎基因的時空表達模式是理解早期胚胎發育的關鍵所在。測定人胚胎發育過程中單個細胞的基因表達水平對研究胚胎發育過程中基因的調控網絡具有重大的意義。

方法流程

樣品取材

胚胎發育前期細胞、卵母細胞、受精卵

 
文庫類型

單細胞 cDNA 擴增構建文庫

測序策略

Illumina HiSeq 2000 PE100

 
主要分析

基因表達分析
可變剪切
lncRNA 表達分析

 

研究結果

1、基因表達分析:在90個胚胎細胞中,平均有11,006個基因和 18,022個轉錄本表達,分別占22,092個已知基因和 36983 個已知轉錄本的 49% 和 48%。

2、可變剪切分析:平均有 4,822個基因至少含有2個已知的可變剪切 isoforms, 981個基因含有2個以上的可變剪切 isoforms,最多可達7個 isoforms。

3、lncRNA表達分析: lncRNA 可調控胚胎發育過程。在90個胚胎細胞中,共檢測到18,383個 lncRNA,平均每類細胞表達3,337個,分別占28,640個已知  lncRNA 的64%和11%。

4、EPI 與 hESC 轉錄組比較:人類外胚層細胞 EPI與人類胚胎干細胞 hESC 在轉錄水平上差異巨大,兩種細胞間共檢測到1,498個差異基因。通過單細胞轉錄組測序技術,對處于7個發育時期的90個人類胚胎細胞及34個由胚囊分化而來的人類胚胎干細胞進行了研究,發現了不同發育階段及不同細胞特異表達的基因及 lncRNA,為解析人類早期胚胎發育的分子調控機制及鑒定人類胚胎干細胞的多能性和分子特征奠定基礎。

不同發育階段胚胎內 mRNA 聚類熱圖

圖1   不同發育階段胚胎內 mRNA 聚類熱圖

不同發育階段胚胎內 lncRNA 聚類熱圖

圖2   不同發育階段胚胎內 lncRNA 聚類熱圖

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