单细胞测序揭示多能干细胞在分化成内皮细胞过程中的转录变化

简介

题目：Transcriptional dynamics of pluripotent stem cell-derived endothelial cell differentiation revealed by single-cell RNA sequencing
DOI:10.1093/eurheartj/ehz351

文章19年发表在European Heart Journal 上。取材干细胞分化过程中不同时间点的样本，做单细胞测序，看整个过程中的转录组变化。本研究使用的分化protocol A 需要8天。第八天66% 的细胞共表达CD31和CD144. 取材Day0, day4, day6,day8 做测序。protocol B需要6天，取材Day2，Day4，Day6做测序。

文章主图:

• Fig1: 单细胞测序分析分化成内皮细胞不同时间点的样本
• Fig2: 分化过程中的变化
• Fig3:伪时序分析
• Fig4: 换另一个分化protocol后的单细胞测序结果。
• Fig5: 内皮分化过程中转录因子的伪时序分析
• Fig6: 分化后的内皮细胞和成熟原代内皮细胞的转录组比较

结果

1 scRNAseq揭示了从同质中胚层群体中产生的内皮细胞和间充质细胞系的情况

H9 用protocol A分化，并取材测序。Fig1 展示测序结果。取材4个时间点(Fig1A),共21369个细胞。day6 和day8 分成两个大群(一个内皮群，一个间质群)(Fig1C)。又测了day12 的细胞，发现增殖细胞(表达marker mki67)下降。

Fig1: 单细胞测序分析分化成内皮细胞不同时间点的样本

2 揭示了分叉点之后血管内皮的快速分化和随后的成熟过程

Fig2A-C，可以看到不同时间取材的细胞分别聚类成不同细胞。Fig2D展示day6和day8的 间质群有相似的转录组特征。Fig2E展示了 RNA velocity。Fig2F用了另一个细胞系RC11相同分化protocol测序后的聚类图，分群结果类似H9分化结果。

Fig2: 分化过程中的变化

两种不同细胞系伪时序轨迹见Fig3A-B. 分化过程中，内皮marker和TF表达情况见Fig3C-D

Fig3:伪时序分析

3 不同分化protocol产生内皮具有很强的异质性

用的protocol B, 取材day2, day4, day6。总共测序27225个细胞，聚类分群结果见Fig4. 鉴定出protocolA 中不存在的上皮细胞等(Fig4D)。Fig4E 展示了分化轨迹。

Fig4: 另一个分化protocol后的单细胞测序分析

4 伪时序分析看分化过程中的转录因子变化

见Fig5。伪时序分析了共37个转录因子，比如ERG, ETS1, SOX7 和 ELF1在内皮分化过程中的变化。

Fig5: 内皮分化过程中转录因子的伪时序分析

5 分化得到的内皮细胞和成熟的内皮细胞系异质性差别

将分化得到的内皮细胞和培养的原代内皮细胞做了三维的PCA分析。Fig6A-B展示分析后的结果，发现分化得到的内皮细胞和原代细胞很不一样。Fig6C 将分化得到内皮细胞和其他不同器官来源的内皮细胞scRNAseq数据分析了下，结果很不一样(Fig6C-E)。

Fig6 分化后的内皮细胞和成熟原代内皮细胞的转录组比较