当导师只给我一个单细胞测序数据，我是怎么设计4个课题的3——如何结合把挑选基因与细胞结合起来做创新？

来源：市场资讯

（来源：小张聊科研）

我们还是从单细胞测序数据出发，看看能不能从这个角度来设计一个课题，我这次从热点领域来考虑。

基于单细胞测序的经典和创新模式有很多，本次就大家关注最多的5种经典模式进行介绍，并重点分享在国自然项目中这5种模式的思路框架及注意事项：

模式一、基于细胞新亚群的国自然项目

模式二、基于功能新分子的国自然项目

模式三、基于细胞间通讯的国自然项目

模式四、基于功能重编程/谱系转化的国自然项目

模式五、基于扰动响应的国自然项目

还是老规矩：免费但名额有限，报名联系Alice

时间：8.1日晚上19:30

由于神经-免疫这个领域这几年非常火，就用这个作为案例来说明，正好作为后续基金项目申请的思路。

神经-免疫领域的一些基本知识

神经-免疫（Neuron-Immune）相互作用指的是神经系统和免疫系统之间的双向通信和调节，神经系统可以通过神经递质、神经肽、激素等化学信使与免疫系统细胞进行通讯，免疫系统也可以通过释放细胞因子影响神经系统的功能。特别是疾病局部组织免疫细胞活化过程中，外周感觉神经元起到了关键的调控作用。先前我们已经通过文献解读的方式进行了初步比较。如果大家不了解，可以先看一下。

下面我们先把假定的研究框架画出来，然后再从数据中筛选符合这个框架的数据即可：

神经元（或者其它细胞）通过分泌神经肽或者神经递质，结合靶细胞（免疫细胞，如巨噬细胞）上的受体，从而激活靶细胞内的信号转导通路，导致靶细胞（免疫细胞）的表型发生改变，从而参与疾病发生发展。

注：神经肽或者神经递质的来源并非只有神经元，比如神经递质GABA可以来源于肿瘤细胞、B细胞等：

接下来我们根据假定的框架，来说一下研究的目的以及通过什么分析可以达到目的。

1.组织或者某个细胞中的某种神经肽或者小分子神经递质最好有变化，至少要表达；

思考：神经肽或者神经递质最好是某个细胞类型分泌表达的，

a）如果是神经元，由于组织的里面大概率是神经突触，而神经突触在单细胞测序中没法测到，所以基于单细胞测序可能看不到这个信息，但是如果有空间转录组的数据有可能看到；

b）如果神经肽的来源不是神经元，而是其他神经细胞（如施万细胞）或者其它细胞，是有可能看到的，这样也可以分析；

c）如果是小分子神经递质（乙酰胆碱、GABA、5-HT等），那大概率单细胞测序测不到，而空间代谢组学有可能看到，当然另外一个办法就是看从神经递质代谢的角度分析，通过神经递质代谢途径的活性是否发生改变间接推测神经递质改变。

基于以上的思考，需要开展的分析包括：

1）在Cluster降维聚类和Cell type鉴定后，分析神经肽在各细胞群的显著差异表达分析；

2）对不同Cluster和Cell Type中神经递质代谢途径的活性在疾病和对照组进行比较分析。

2. 免疫细胞上神经肽或者递质的受体最好有变化，至少要表达；

思考：有了神经肽或者神经递质的细胞后，我们看受体表达的靶细胞(免疫细胞)及其亚群。

a）哪些免疫细胞表达神经肽（以及神经递质）的受体？

b）哪些受体在免疫细胞及其亚群中表达有差异？

c）这些受体激活或者抑制后，对免疫细胞的表型转换是否有关?

d）这些受体激活或者抑制后，与哪些免疫细胞表型调控相关的通路有关？

对应以上目的，我们要做的分析是：

a) 简单map一下神经肽（以及神经递质）受体在cluster或者cell type的表达就行；

b) 比较分析得到神经肽（以及神经递质）受体在cluster或者cell type的显著差异表达，并筛选疾病组中显著升高或者降低的神经肽（以及神经递质）受体及其细胞类型；

c）最好是通过实验来证实，不过在分析上可以通过相关性分析来初步看一下；

d）也是最好通过实验验证，也可以通过分析初步筛选。

3.建立神经元的神经肽（递质）——免疫细胞的受体之间的神经-免疫调控网络；

在分析了1神经元的神经肽（神经递质）和2受体免疫细胞的肽（递质）受体后，下面就是神经-免疫调控网络了。

需要注意的是：不需要神经肽（神经递质）和肽（递质）受体都有显著差异，实际上只要一个就可以了。

以上分析完成后，我构建了这样的一个网络：

后续就是验证实验了：

为了验证这个思路，首先要验证的就是神经肽和受体对免疫细胞表型转换的影响，这个实验一定要先做，特别需要注意的是在检测免疫细胞表型转换的体外培养体系中要添加外源肽，还有一个需要注意的是：免疫细胞上的有些受体是诱导表达的，即通常体系下不表达，但是受体的表达需要某些因素（如缺氧）等诱导才能表达，当然这个问题也可以通过分析单细胞测序数据找到可能的因素，比如分析是否受到HIF1a的诱导等。