肿瘤的发展过程中，基因组拷贝数变异（Copy Number Alterations, CNAs）是驱动肿瘤异质性和进化的重要因素。理解这些变异对于开发个性化的癌症诊断和治疗方法至关重要。单细胞测序技术提供了最高分辨率的拷贝数分析，能够深入到单个细胞水平。然而，低读深（low read-depth）的全基因组测序数据给拷贝数变异的检测带来了巨大的统计和计算挑战。现有的计算方法大多忽略了细胞之间的进化关系，导致检测结果不够准确。因此，开发一种能够结合细胞进化历史的拷贝数检测方法成为当前研究的迫切需求。 论文来源 本论文由ETH Zurich（瑞士联邦理工学院）和SIB Swiss Institute of Bioinformatics（瑞士生物信息学研究所）的研究团队共同完成，主要作者包括Jac...

单细胞转录组揭示心脏纤维细胞与血管生成的关系：ANGPTL4在HFpEF中的关键作用 背景介绍 心力衰竭是当今全球范围内健康领域的重大挑战之一。心力衰竭分为射血分数保留型心力衰竭（heart failure with preserved ejection fraction, HFpEF）和射血分数降低型心力衰竭（heart failure with reduced ejection fraction, HFrEF）。HFpEF占所有心力衰竭病例的50%，全球约3200万人受此影响。尽管HFpEF的发病率高、死亡率高，但由于其病理生理机制尚未完全阐明，目前缺乏有效的治疗方法。因此，深入研究HFpEF的细胞异质性及其潜在机制，特别是血管生成障碍在HFpEF中的作用，成为当前研究的重点。 单细胞R...

单细胞分辨率下的基因空间映射：基因信号模式分析（GSPA）研究 学术背景 单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术近年来在生物学研究中取得了重大进展，尤其是在揭示细胞状态空间（cellular state space）的组织结构方面。然而，尽管已有许多计算方法用于映射细胞状态空间，但关于基因空间（gene space）的映射或嵌入（embedding）的研究却相对较少。基因表达是高度组织的，基因之间通过复杂的生物过程和通路协同工作。然而，由于生物和技术噪声（如基因丢失“dropout”现象），准确量化基因间的相似性仍然具有挑战性。为此，本文提出了一种基于图信号处理（graph signal processing, GSP）的新方法——...

多尺度足迹揭示顺式调控元件在细胞分化和衰老过程的作用 背景介绍 基因表达的调控是细胞命运和疾病发生的关键机制之一，而顺式调控元件（cis-regulatory elements, CREs）在这一过程中扮演了重要角色。CREs通过结合多种效应蛋白（如转录因子和核小体）来动态调控基因的表达。然而，现有的研究方法在测量这些效应蛋白在基因组范围内的结合动态时存在局限性，尤其是在单细胞水平上。这导致我们难以全面理解CREs的结构如何与其功能相关联，尤其是在细胞分化和衰老过程中。 为了解决这一问题，来自Broad Institute of MIT and Harvard、Harvard University等机构的研究团队开发了一种名为PRINT的计算方法，能够从染色质可及性数据中识别DNA-蛋白质相...

胶质母细胞瘤中的小胶质细胞和巨噬细胞 学术背景 胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）是中枢神经系统中最常见的原发性恶性肿瘤，具有高度侵袭性和致命性。尽管在手术、化疗和放疗等标准治疗手段下，患者的生存期仍然非常有限，中位生存期仅为12-16个月，五年生存率仅为6.8%。近年来，免疫疗法在其他实体瘤中取得了显著的成功，但在胶质母细胞瘤中却未能显著改善患者的生存率。这主要是因为胶质母细胞瘤的肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）具有“免疫冷”特性，即免疫细胞浸润较少，且肿瘤相关巨噬细胞（Tumor-Associated Macrophages, TAMs）在肿瘤微环境中占据了主导地位。 TAMs主要由脑内固有的小胶质细胞（Microglia）和外周骨髓来...

单细胞与空间转录组联合分析揭示胃癌中Hedgehog通路的细胞异质性 学术背景 胃癌（Gastric Cancer, GC）是全球范围内最常见的恶性肿瘤之一，发病率和死亡率均居高不下。尽管在化疗、放疗和靶向治疗等方面取得了一定进展，但胃癌的治疗仍然面临巨大挑战。胃癌的侵袭性和异质性使其成为难治性癌症之一，尤其是晚期患者的生存率极低。肿瘤细胞的侵袭和转移是导致复发和死亡的主要原因，而现有的治疗手段无法完全解决这些问题。免疫治疗作为一种有前景的治疗模式，也面临着肿瘤微环境和免疫复杂性的挑战。因此，深入理解胃癌的发病机制，尤其是从基因、分子到表型水平的全面探索，对于更好地管理疾病和减轻患者负担至关重要。 Hedgehog（Hh）通路在胚胎发育和成人组织中均发挥重要作用，参与细胞增殖、分化和组织形态...

人类胚胎复杂嵌合现象研究：揭示早期胚胎发育中的广泛非整倍性 背景与研究目的 植入前遗传学检测（Pre-implantation Genetic Testing for Aneuploidy, PGT-A）是体外受精（IVF）过程中广泛应用的技术，旨在通过筛除异常胚胎提高着床率和活产率。然而，对于人类胚胎遗传学的有限了解使得PGT-A的使用基于未被充分验证的假设与指南，这可能导致具有发育潜力的胚胎被错误地丢弃。现有研究显示，胚胎嵌合现象（mosaicism）的发生率介于2%至90%之间，但大多数研究的评估方法基于有限的多细胞样本，这可能低估了实际嵌合情况。此外，早期胚胎嵌合现象的动态变化与其对胚胎发育的影响仍未明晰。因此，本研究通过单细胞全基因组测序与单细胞RNA测序（scRNA-seq）系统...

单细胞图谱揭示复发性胶质母细胞瘤中的免疫抑制微环境和Treg细胞分布 胶质母细胞瘤是最具侵袭性的脑肿瘤，具有极高的复发率和较差的预后。尽管许多研究已经对该疾病的肿瘤微环境进行了一些探讨，但对复发性胶质母细胞瘤的免疫微环境了解仍然非常有限。在这项研究中，研究团队使用单细胞RNA测序技术，揭示了复发性胶质母细胞瘤的免疫微环境，分析了脑脊液的潜在生物标志物，并比较了不同肿瘤位置的免疫特征。 研究背景 胶质母细胞瘤是极具恶性且易复发的脑癌，其特征包括血脑屏障（BBB）的特殊性、高异质性等。复发性胶质母细胞瘤患者的治疗选择有限，其内在分子改变致使其对常规治疗产生抵抗。了解这些肿瘤的分子和细胞组成有助于拓宽治疗选择。此外，免疫治疗作为一种理想的治疗方式，可以克服BBB针对肿瘤细胞。然而，肿瘤微环境中的一...