多模态组学数据的联合运用在揭示细胞异质性和解析细胞命运调控机制方面具有重要意义,目前已有多种方法被开发,用于处理不同组学模态数据的整合.本研究通过对应用于不同整合任务的多种数据整合方法进行性能评测,为相关领域的研究提供有益参考.使用6个联合测序数据集对16种单细胞多模态配对数据整合方法在2类整合任务上的性能进行测试,再通过4个模拟数据集和1个真实数据集对6种空间转录组反卷积方法的性能进行评估.在RNA和ATAC配对数据整合任务中,MOFA+、SCOIT、Cobolt分别在PBMC、BMMC、SNARE数据集上取得最优表现,SCOIT在3个数据集的汇总得分中均排名前3,MMDVAE、DAE在基于AE的融合算法中表现突出.在RNA和蛋白质配对数据整合任务中,Cobolt、MOFA+、Seurat分别在P5_CITE、BM_CITE、COVID中取得最优表现,totalVI在3个数据集的汇总得分中排名靠前,基于AE的融合算法中以efMMDVAE、lfMMDVAE的表现最好.在空间转录组反卷积方法评测中,Cell21ocation和SPACEL在模拟数据和真实数据中的性能表现均优于其他方法的,其中Cell21ocation在真实数据集中表现最佳,正确地推断了两类心肌细胞在心室的比例.此外,本研究发现在配对数据整合任务中,不同方法对数据的适应性不同.SCOIT和totalVI分别是RNA与ATAC、RNA与蛋白质数据整合中表现稳定优异的方法.Seurat、MOFA+易受数据影响.

目的:探讨人脐带间充质干细胞(human umbilical cord mesenchymal stem cells,hUC-MSCs)改善卵巢功能不全(premature ovarian insufficiency,POI)小鼠的卵巢损伤及机制.方法:采用足底注射透明带3多肽(zona pellucida 3 peptide,pZP3)方法构建POI小鼠模型,将小鼠分为对照组、佐剂对照组、pZP3组和hUC-MSCs组,每组10只.以阴道涂片监测动情周期、以酶联免疫吸附测定检测血清卵泡刺激素(follicle-stimulating hormone,FSH)和雌二醇(estradiol,E2)水平,以HE染色观察卵巢组织学,以蛋白质印迹(Western blotting)检测叉头框转录因子O3a(forkhead box O3a,FOXO3a)、p-FOXO3a、p53、胱天蛋白酶-3(Caspase-3)、Bax表达水平,以实时荧光定量聚合酶链反应(real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测 POI 的标志物骨形态发生蛋白 15(bone morp hogenetic protein 15,BMP15)、抗米勒管激素(anti-Müllerian hormone,AMH)、WNT、卵泡刺激素受体(follicle-stimulating hormone receptor,FSHR)以及促炎因子肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)和IL-1β的表达水平,以RNA-seq检测生长分化因子-15(growth differentiation factor-15,GDF-15)的表达水平.通过环磷酰胺(cyclophosphamide,Cy)构建体外模型.结果:①造模6周后,与对照组相比,pZP3组和hUC-MSCs组动情周期出现紊乱,且血清FSH水平升高,血清E2水平降低,表明模型构建成功.②相较于对照组,pZP3组闭锁卵泡增加,原始卵泡数目降低,hUC-MSCs干预后小鼠原始卵泡比例和数目均高于pZP3组(P＜0.05).③与对照组相比,pZP3组卵巢中凋亡蛋白p53、Bax表达水平上调,hUC-MSCs干预后小鼠凋亡蛋白p53、Bax表达较pZP3组下调(均P＜0.05);pZP3组体内Caspase-3变化与对照组差异无统计学意义(P＞0.05).pZP3组炎症因子IL-1β、TNF-α表达上调,hUC-MSCs干预小鼠的IL-1β、TNF-α表达较pZP3组显著下调(均P＜0.05).@pZP3组体内Treg细胞数量降低(P＜0.01),hUC-MSCs干预后小鼠Treg细胞数量较pZP3组升高(P＜0.000 1).pZP3组卵巢组织中BMP15、AMH、WNT以及FSHR的mRNA表达水平较对照组降低,hUC-MSCs干预后小鼠的表达水平较pZP3组升高(均P＜0.05).⑤pZP3组FOXO3a磷酸化水平高于对照组(P＜0.000 1),hUC-MSCs干预后,FOXO3a磷酸化水平较pZP3组下降(P＜0.000 1).测序结果提示,pZP3组GDF-15表达上调,hUC-MSCs组中GDF-15表达较pZP3组下调.结论:POI小鼠体内GDF-15和p-FOXO3a表达上调,hUC-MSCs通过下调GDF-15的表达和降低FOXO3a的磷酸化水平,改善POI小鼠的卵巢组织形态,实现对POI小鼠的治疗作用.

目的:研究外泌体负载的枸杞miRNA(Lb-miR2911)药物通过跨界调控Wnt/β-catenin信号通路对非梗阻性无精子症(NOA)大鼠模型生精功能恢复的影响.方法:4 周龄雄性SD大鼠30 只,采用白消安腹腔注射方法构建NOA模型,造模5 周后将模型大鼠随机分为模型组(MC)、Lb-miR2911EXO治疗组(Lb-miR2911EXO)、外泌体空载治疗组(Sham),每组10 只.MC组NOA模型大鼠自然恢复,无特殊处理;Lb-miR2911EXO组NOA模型大鼠,睾丸生精小管注射外泌体包被Lb-miR2911 药物(0.1 mg/kg),1 次/周,共治疗 3 次;Sham组NOA模型大鼠,睾丸生精小管注射外泌体空载药物(0.1 mg/kg),1 次/周,共治疗3 次.另取10 只同龄正常健康SD大鼠作为正常对照组(NC).治疗后第2、6 周采用RNA FISH技术观察Lb-miR2911 药物在睾丸组织中的摄取及代谢变化;治疗后 12周采用转录组测序分析结合 Western 印迹、RT-PCR 方法检测各组大鼠睾丸组织中细胞增殖、精子发生及Wnt/β-catenin信号通路的基因表达;睾丸组织形态学及精子质量分析比较各组大鼠生精功能恢复情况;通过组织形态学分析结合血清TNF-α、IL-1β、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)等指标检测评估Lb-miR2911 外泌体药物对大鼠组织器官毒性.结果:治疗12 周后睾丸组织形态学分析发现Lb-miR2911EXO组大鼠睾丸组织各层次生精细胞排列规则,管腔中可见大量成熟精子,与Sham组比较,Johnsen评分显著增加(P<0.05),睾丸重量、睾丸指数、精子浓度和精子活力显著增加(P<0.05);转录组测序分析结合Western 印迹、RT-PCR方法证实,与MC组相比,Lb-miR2911EXO组DACT3 基因表达下调(P<0.05),而DVL2、β-catenin表达上调,同时p-DVL2及β-catenin(nucleus)蛋白含量增加(P<0.05);细胞增殖相关基因CCND1、CCNE1、CCNE2 mRNA表达上调(P<0.05);精子发生相关基因 DMC1、CCR6、JAM2、KLC3 表达上调(P<0.05);组织器官毒性检测表明:治疗后Lb-miR2911EXO组大鼠肺部、肝脏、肾脏组织未见病理性变化,与NC组比较血清TNF-α、IL-1β、AST、ALT、肌酐或尿素氮等水平未见升高(P>0.05).结论:外泌体负载的Lb-miR2911 药物通过跨界调节DACT3/Wnt/β-Catenin信号通路促进了NOA大鼠生精功能恢复.

目的 探讨食管鳞癌(esophageal squamous cell carcino-ma,ESCC)中CBX4的表达情况,揭示CBX4对ESCC细胞增殖的影响及其潜在机制.方法 TCGA数据库中分析CBX4在不同肿瘤中的表达情况;GEO在线数据库对ESCC及其对应癌旁组织CBX4的表达水平进行t检验分析;过表达或敲低CBX4后,通过MTT、菌落集成实验和流式凋亡术检测CBX4对ESCC细胞活力的影响;裸鼠皮下成瘤和免疫组化法验证CBX4对瘤体增殖的影响;qRT-PCR和Western blot方法验证凋亡相关基因PARP、Bcl-2、Bax的mRNA和蛋白表达水平;筛选转录组测序结果推测CBX4可能的作用机制,并通过qRT-PCR和Western blot进行验证.结果 CBX4在多种肿瘤中高表达;ESCC组织中CBX4表达高于正常组织.敲低CBX4后ESCC细胞凋亡增加,增殖被抑制(P＜0.05);同时,被剪切的PARP和Bax抑癌基因mRNA和蛋白表达水平升高,促癌基因Bcl-2表达水平降低.体内裸鼠成瘤结果表明,过表达CBX4后,瘤体体积和Ki67表达明显增加(P＜0.05).转录组测序结果表明CBX4与p38 MAPK通路基因相关性高,敲低CBX4后,p38 MAPK通路被激活,其下游转录因子表达量增加(P＜0.05),从而诱导ESCC细胞凋亡.结论 CBX4在ESCC中高表达,发挥促癌作用,可能通过调控p38 MAPK信号通路影响ESCC细胞增殖.

目的 研究长链非编码RNA叉头框蛋白D2相邻对链RNA1(lncRNA FOXD2-AS1)对胶质瘤生物学行为的影响.方法 首先用qPCR实验检测FOXD2-AS1在U251、LN229、U87这3种胶质瘤细胞系中的表达情况,筛选出高表达的2种细胞系进行培养,再构建慢病毒载体转染2种细胞系敲低FOXD2-AS1作为实验组,将空载慢病毒颗粒转染的细胞作为阴性对照组,将常规培养未进行转染的细胞作为空白组,采用划痕实验、Transwell实验检测2种胶质瘤细胞系中各组细胞迁移及侵袭能力,将FOXD2-AS1敲低后进行转录组测序,进行差异基因取交集,并对共同差异基因进行富集分析.结果 qPCR实验显示FOXD2-AS1在LN229、U251这2种胶质瘤细胞系中明显高表达,与阴性对照组和空白组相比,被慢病毒载体转染敲低FOXD2-AS1时,2种胶质瘤细胞系中实验组细胞迁移及侵袭能力明显下降.生信数据库分析敲低FOXD2-AS1时发现2种胶质瘤细胞系共有48个相关差异性表达基因,进一步通过KEGG通路富集分析发现,2种胶质瘤细胞系中FOXD2-AS1敲低都与多种信号通路(细胞过程中的聚焦粘附、环境信息处理中的神经活性配体-受体相互作用、遗传信息处理中的剪接体、人类疾病中的癌症通路、新陈代谢中的代谢途径、有机系统中的补体和凝血级联反应)存在相关性.结论 LncRNA FOXD2-AS1在胶质瘤细胞迁移、侵袭中发挥作用,其可能的作用机制可还有待后续进一步研究.

目的:探索碳黑纳米颗粒（CBNPs）对人支气管上皮细胞（16HBE细胞）的毒性效应，并根据全转录组高通量测序对差异表达的环状RNA进行筛选与鉴定，为CBNPs暴露的生物标志物研发与其在表观遗传毒理学的应用提供依据。方法:于2020年6月，用20、40和80 μg/ml浓度的CBNPs对16 HBE细胞进行染毒处理，以不加任何干预的16HBE细胞作为对照组，通过CCK8与乳酸脱氢酶（LDH）实验检测CBNPs细胞毒性。实时荧光定量PCR（qRT-PCR）及ELISA法检测各浓度CBNPs染毒72 h后白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-8（IL-8）mRNA及蛋白水平改变，Western blot检测核因子-κB（NF-κB）相关炎性蛋白[Toll样受体4（TLR4）、磷酸化核因子-κB（P-NF-κB）、凋亡相关斑点样蛋白（ASC）和天冬氨酸蛋白水解酶1（Caspase-1）]的表达水平；根据高通量测序结果筛选并通过qRT-PCR鉴定差异表达的circRNA，选择稳定差异表达且与NF-κB通路关联性最强的circRNA进行环状性能鉴定。结果:与对照组比较，40、80 μg/ml CBNPs暴露72 h后16HBE细胞细胞活力明显下降，20、40、80 μg/ml CBNPs暴露72 h后16HBE细胞LDH释放量明显上升（ P<0.05）。与对照组比较，不同浓度CBNPs暴露72 h后16HBE细胞IL-6、IL-8 mRNA表达水平均增加，IL-6、IL-8蛋白水平均增高，TLR4、P-NF-κB、ASC、Caspase-1蛋白水平均明显上调，差异均有统计学意义（ P<0.05）。与对照组比较，共有492个差异性表达的环状RNA（|log 2 FC|>1），在验证出的5个差异表达（ P<0.05）的环状RNA中，选择circ_002642作为后续环状RNA研究对象，80 μg/ml CBNPs暴露72 h后16HB细胞的circ_002642明显高表达（ P<0.05）。 结论:CBNPs可引起16HBE细胞炎症反应并诱导炎症反应环状RNA的差异性表达。

再生是组织修复的“圣杯”，但皮肤损伤通常会产生纤维化的、无功能的瘢痕。如何通过再生治疗避免创面愈合后形成瘢痕，需要对损伤到纤维化或再生进程中的分子过程进行深度理解。该文报道了导致皮肤创面细胞瘢痕化或再生的不同分子事件，从转录（单细胞RNA 测序）、蛋白质（timsTOF蛋白质组学）和组织（ECM 超微结构分析）水平上刻画了瘢痕形成与YAP抑制下的创面再生；利用单细胞表面标记，整合长时程多模态数据来揭示纤维化和再生愈合的分子轨迹。结果表明，阻断YAP 机械转导可通过激活Trps1和Wnt信号的Fb实现再生修复。最后，作者通过体内实验进行创面基因敲除和过表达，确定Trps1 是必要的和部分充分的创面再生关键调控基因。该研究建立了一个成年哺乳动物创面再生的分子生物学、细胞生物学以及蛋白质图谱，为未来研究皮肤创面再生与阻断纤维化瘢痕形成提供了广泛的研究资源。

目的:探讨Circ PNN(Circ PNN/hsa_Circ_0101802)在肝癌细胞中的表达，对肝癌细胞增殖和凋亡影响，以及调控肝癌细胞的分子机制。方法:通过全转录组高通量测序分析肝癌患者血浆中Circ PNN差异表达。实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测肝癌细胞Huh-7、SK-HEP-1中Circ PNN表达。应用siRNA干扰技术沉默后，细胞计数试剂盒(CCK-8)检测细胞增殖、流式细胞术检测凋亡、蛋白质印迹法(Western blot)检测半胱氨酰天冬氨酸特异性蛋白酶(Caspase)-3蛋白表达。Circ Bank数据库预测Circ PNN结合的miRNA及位点。结果:Circ PNN在肝癌患者血浆中的表达量显著高于非肝癌患者[差异倍数(FC)为268.63， P<0.05]。人HCC细胞系Huh-7和SK-HEP-1中Circ PNN的表达水平明显高于人正常肝细胞系HL-7702(8.206±0.118比0.950±0.010， P<0.05；20.822±0.288比0.950±0.010， P<0.05)。在SK-HEP-1细胞中转染Circ PNN siRNA-1和siRNA-2后，siRNA-1组、siRNA-2组细胞增殖能力低于对照组(0.826±0.040比1.022±0.053， P<0.05；0.492±0.027比1.022±0.053， P<0.05)；siRNA-1组、siRNA-2组SK-HEP-1细胞凋亡能力明显高于对照组(16.633±0.404比4.800±0.608， P<0.05；27.133±0.751比4.800±0.608， P<0.05)；siRNA-1组、siRNA-2组凋亡蛋白Caspase-3的相对表达量高于对照组(1.121±0.926比0.805±0.628， P<0.05；1.372±0.161比0.805±0.628， P<0.05)，可促进细胞的凋亡能力。Circ Bank数据库生物信息学预测Circ PNN上结合的miRNA数量为10个。 结论:肝细胞癌通过增高Circ PNN表达，通过分子海绵机制作用于miRNA，下调Caspase-3表达从而促进肝癌细胞增殖、抑制凋亡，调控肝细胞癌发生、发展。

目的:构建桥本甲状腺炎(Hashimoto′s thyroiditis, HT)患者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells, PBMCs)和甲状腺组织T细胞的单细胞转录图谱，分析在HT疾病状态下，T细胞各个亚群在比例和功能上的改变。方法:对5例HT患者的PBMCs和甲状腺组织进行单细胞转录组测序，并从公共数据库中获取5名健康对照者PBMCs的单细胞转录组测序数据，初步聚类后，将表达CD3E的细胞聚类提取并再次聚类，根据已知的细胞标志物和高表达的基因确定每个聚类细胞亚群的细胞类型，统计每个细胞亚群的比例，并对不同样本的差异表达基因进行分析。结果:将质量控制后得到的71 533个T细胞分成了19个细胞亚群。其中，在HT患者甲状腺组织T细胞中，C1_CD4 +初始T细胞亚群、C3_CD4 + Treg细胞亚群、C7_CD8 +初始T细胞亚群、C8_GNLY －CD8 + T细胞亚群、C10_RORC +CD8 + T细胞亚群、C11_GZMK +CD8 + T细胞亚群、C12_CCL4 +CD8 + T细胞亚群和C18_PTGDS +NK细胞亚群的比例与功能与其在健康对照者的PBMCs和HT患者的PBMCs T细胞中的比例和功能有着显著差异。 结论:HT患者甲状腺组织中多种T细胞在比例上与其在PBMCs中有着明显差异，其中3种高表达细胞杀伤相关基因的CD8 +T细胞亚群在HT患者甲状腺组织T细胞中的占比高于其在PBMCs T细胞中的占比。此外，HT患者甲状腺组织中多种T细胞的功能也与其在PBMCs中有着明显差异，与HT患者PBMCs中的细胞相比，在HT患者甲状腺组织中，一类GZMK +CD8 + T细胞PD1通路相关的基因表达明显降低，且一类CCL4 +CD8 + T细胞中，IL-12相关信号通路基因的表达明显降低。

目的:探讨乳腺癌患者血清外泌体中长链非编码RNA(lncRNA)甘氨酰基转运RNA合酶1-分歧转录本(GARS1-DT)的表达及其与临床病理特征的关系。方法:收集2017年1月至2018年1月就诊于新疆医科大学附属肿瘤医院乳腺甲状腺外科的乳腺癌患者血清64例及乳腺良性肿瘤患者血清4例，进行外泌体提纯分离及鉴定。对4例乳腺癌外泌体和4例乳腺良性肿瘤外泌体进行高通量测序，筛选差异表达的lncRNA，对差异lncRNA进行靶基因预测与富集分析，确定与氧化应激相关的lncRNA GARS1-DT。采用RT-qPCR验证60例乳腺癌外泌体中GARS1-DT的表达水平以及与临床病理特征的相关性分析，两组之间比较采用 t检验，多组间均数比较采用方差分析、 χ2检验分析表达水平与临床病理特征的相关性。 结果:乳腺癌血清外泌体中GARS1-DT的表达水平显著低于乳腺良性肿瘤血清外泌体GARS1-DT(0.114±0.026比1.015±0.330， t＝5.430， P<0.01)，在有淋巴结转移组中该基因表达显著低于无淋巴结转移组(0.641±0.491比1.066±0.590， t＝3.021， P<0.01)，Luminal B型乳腺癌组显著低于三阴型乳腺癌组(0.502±0.362比1.114±0.517， F＝3.391， P<0.05)。相关性分析结果显示，GARS1-DT的差异表达与患者年龄、孕激素受体(PR)表达、淋巴结转移和月经状况、分子分型等明显相关( χ2＝5.644、5.658、9.094、5.220、7.933， P<0.05)。 结论:GARS1-DT在乳腺癌中显著表达下调，通过顺式调控靶基因GARS1，影响乳腺癌临床病理因素。