更细微，更极致——单细胞RNA测序让我们能看到什么？

1665年，英国人罗伯特•虎克通过自制的显微镜，发现了软木薄片里密集排列的小孔，并给它们起名字叫“cell“，虽然这些只是死去的植物组织细胞壁的残留结构，但从此为人们对生物的观察认识开启了新的视野，细微化到了细胞级别。

随着各种高倍显微镜的问世，人们对细胞的结构和功能认识越来越深入。而最近几年，一种倍受关注的技术---单细胞RNA测序技术，更是让我们“看”到了前所未见的信息：它可以让我们看到，细胞中基因表达的全谱信息。这样一来，即使外表结构看起来几乎一样的细胞，它们的表达图谱却截然不同。

有别于传统的RNA测序技术以组织为研究对象，单细胞RNA测序技术，可以在单个细胞的水平来检测基因表达，能够观察到每个细胞所独有的表达信息。细胞的“个性”再也不会被“埋没”在群体中了。由于所需要的样本量特别少（单个细胞），可以区分组织内部不同细胞间的差异，单细胞RNA技术问世以来，引起了研究者的极大兴趣，掀起了新的热潮，已经在干细胞分化、肿瘤细胞异质性、免疫细胞异质性等许多领域，带来了令人惊奇惊艳的新发现。

下面这篇文章，带我们一起来通过单细胞RNA测序技术，观察胚胎发育早期，小小的细胞里包含了怎样重要的基因表达信息：（见以下文献解读）

文章：

同济大学于2013年8月发表在Nature （IF：38.597）上的“Genetic programs in human and mouse early embryos revealed bysingle-cell RNA sequencing”（人和小鼠早期胚胎单细胞测序）

一、 概述：

使用单细胞RNA测序技术，研究了33个早期胚胎，全面分析了人和小鼠胚胎从卵细胞到桑椹胚期间，基因表达模式的动态变化。

二、 研究背景：

哺乳动物胚胎植入前的发育是非常复杂的过程，涉及基因表达模式网络的动态变化。但由于卵裂球样本大小和定量研究技术限制，之前的人胚胎植入前基因表达谱研究非常有限。单细胞RNA测序技术的进步，为高精度研究这一过程提供了前所未有的机会。

三、实验设计：

四、研究成果：

图1. 对人胚胎植入前7个阶段的单个分裂球的表达模式进行主成分分析，每个阶段的样品数目及主成分模式。

图2.热图显示，7313个共表达基因在人早期胚胎发育的7个阶段，有阶段特异的表达模式，以及最相关的前3个GO条目。

这篇文章清晰地展现了,在人胚胎发育早期的不同阶段，基因表达的图谱有很大差异。在过去，由于发育早期胚胎的细胞数极少，难以对其进行深入的研究。而现在得益于单细胞测序这个给力的新技术，我们可以如此微量的样本中近距离的观察到细胞中的转录组世界。

参考文献：

1. Xue Z.et al.Genetic programs in human andmouse early embryos revealed by single-cell RNA sequencing. Nature. 2013 Aug29;500(7464):593-7.

2. Tang, F. et al. Deterministic and stochasticallele specific gene expression in single mouse blastomeres. PLoS ONE 6, e21208(2011).

3. Tang, F. et al.RNA-Seq analysis to capturethe transcriptomelandscape of a single cell. Nature Protocols 5, 516–535(2010).

4. Ramskold, D. et al. Full-length mRNA-seqfrom single-cell levels of RNA and individual circulating tumor cells. NatureBiotech. 30, 777–782 (2012).