Single-cell transcriptomics

📅 آخر تحديث: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

Single-cell transcriptomics refers to the quantification and analysis of the transcriptomes of individual cells.[1] Single-cell transcriptomics makes it possible to unravel heterogeneous cell populations, reconstruct cellular developmental pathways, and model transcriptional dynamics.[2]

Background

The development of high-throughput RNA sequencing (RNA-seq) and microarrays has made gene expression analysis a routine. RNA analysis was previously limited to tracing individual transcripts by Northern blots or quantitative PCR. Higher throughput and speed allow researchers to frequently characterize the expression profiles of populations of thousands of cells. The data from bulk assays has led to identifying genes differentially expressed in distinct cell populations, and biomarker discovery.[3]

RNA Seq Experiment

These studies are limited as they provide measurements for whole tissues and, as a result, show an average expression profile for all the constituent cells. This has a couple of drawbacks. Firstly, different cell types within the same tissue can have distinct roles in multicellular organisms. They often form subpopulations with unique transcriptional profiles. Correlations in the gene expression of the subpopulations can often be missed due to the lack of subpopulation identification.[1] Secondly, bulk assays fail to recognize whether a change in the expression profile is due to a change in regulation or composition — for example if one cell type arises to dominate the population. Lastly, when one's goal is to study cellular progression through differentiation, average expression profiles can only order cells by time rather than by developmental stage. Consequently, they cannot show trends in gene expression levels specific to certain stages.[4]

Recent advances in biotechnology allow the measurement of gene expression in hundreds to thousands of individual cells simultaneously. While these breakthroughs in transcriptomics technologies have enabled the generation of single-cell transcriptomic data, they also presented new computational and analytical challenges. Bioinformaticians can use techniques from bulk RNA-seq for single-cell data. Still, many new computational approaches have had to be designed for this data type to facilitate a complete and detailed study of single-cell expression profiles.[5]

Experimental steps

لا توجد حتى الآن تقنية موحدة لتوليد بيانات الخلية الواحدة: يجب أن تتضمن جميع الطرق عزل الخلايا من المجموعة، وتكوين المستخلص الخلوي ، والتضخيم من خلال النسخ العكسي ، وقياس مستويات التعبير الجيني. من التقنيات الشائعة لقياس التعبير الجيني تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (qPCR) أو تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA-seq). [ 6 ]

عزل الخلايا المفردة

سير عمل فرز الخلايا بمساعدة التألق (FACS)

تتوفر عدة طرق لعزل الخلايا وتكثيرها لتحليل الخلية المفردة، وتختلف هذه الطرق بشكل أساسي في الإنتاجية وإمكانية اختيار الخلايا. تُعزل التقنيات منخفضة الإنتاجية، مثل الماصة الدقيقة ، وسحب السيتوبلازم، [ 7 ] والتشريح المجهري بالليزر ، عادةً مئات الخلايا، ولكنها تُمكّن من اختيار الخلايا بشكل مُحدد.

تتيح طرق الإنتاجية العالية عزل مئات إلى عشرات الآلاف من الخلايا بسرعة. [ 8 ] تشمل الطرق الشائعة عالية الإنتاجية فرز الخلايا المنشط بالفلورة (FACS) واستخدام الأجهزة الميكروفلويدية . غالبًا ما تعزل المنصات الميكروفلويدية الخلايا المفردة إما عن طريق الفصل الميكانيكي في حُجيرات دقيقة (مثل BD Rhapsody وTakara ICELL8 وVycap Puncher Platform وCellMicrosystems CellRaft) أو عن طريق التغليف داخل قطرات (مثل 10x Genomics Chromium وIllumina Bio-Rad ddSEQ و1CellBio InDrop وDolomite Bio Nadia). [ 9 ] علاوة على ذلك، تم تطوير بروتوكولات مُحسَّنة من خلال دمج تقنيات العزل هذه مباشرةً مع سير عمل تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (scRNA-seq). على سبيل المثال، أدى الجمع بين FACS وscRNA-seq إلى بروتوكولات مثل SORT-seq، [ 10 ] ويمكن الاطلاع على قائمة بالدراسات التي تستخدم SORT-seq هنا. [ 11 ] وبالمثل، تم تحسين دمج الأجهزة الميكروفلويدية مع تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (scRNA-seq) بشكل كبير في بروتوكولات مثل تلك التي طورتها شركة 10x Genomics . [ 12 ]

يمكن لتقنيات تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية التي تعتمد على ترميز التجميع المنقسم أن تضع علامات فريدة على الخلايا دون الحاجة إلى عزل الخلايا الفردية، بما في ذلك sci-RNA-seq وSPLiT-seq وmicroSPLiT. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (qPCR)

لقياس مستوى التعبير عن كل نسخة جينية، يمكن استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي (qPCR). تُستخدم بادئات خاصة بالجين لتضخيم الجين المقابل، كما هو الحال في تفاعل البوليميراز المتسلسل التقليدي ، ونتيجة لذلك، عادةً ما تُجمع البيانات فقط لأحجام عينات تقل عن 100 جين. يُستخدم تضمين جينات مرجعية ، والتي من المفترض أن يكون تعبيرها ثابتًا في ظل الظروف، للتطبيع. تشمل الجينات المرجعية الأكثر شيوعًا GAPDH وα- actin ، على الرغم من أن موثوقية التطبيع من خلال هذه العملية محل شك، حيث توجد أدلة على أن مستوى التعبير قد يختلف اختلافًا كبيرًا. [ 16 ] تُستخدم الأصباغ الفلورية كجزيئات مُبلغة للكشف عن ناتج تفاعل البوليميراز المتسلسل ومراقبة تقدم التضخيم - تتناسب الزيادة في شدة الفلورة طرديًا مع تركيز المُضخَّم . يتم رسم منحنى للفلورة مقابل رقم الدورة، ويُستخدم مستوى عتبة الفلورة لإيجاد رقم الدورة الذي يصل عنده المنحنى إلى هذه القيمة. يُعرف رقم الدورة عند هذه النقطة باسم دورة العتبة (Ct ) ، ويتم قياسه لكل جين. [ 17 ]

تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (scRNA-Seq)

تحوّل تقنية تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (RNA-seq) مجموعة من جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) إلى مكتبة من شظايا الحمض النووي المكمل (cDNA) القابلة للتسلسل. في التقنيات القائمة على القطرات، مثل تقنية 10x Genomics Chromium، تُعزل الخلايا المفردة في قطرات مع خرزات مغلفة بأوليغونوكليوتيدات مشفرة. تُزوّد ​​كل من الخلايا والخرزات بكميات محدودة، ما يجعل التواجد المشترك لخلايا وخرزات متعددة حدثًا نادرًا جدًا. تُحلل الخلايا داخل القطرات، ويُستنسخ الحمض النووي الريبوزي (RNA) عكسيًا باستخدام أوليغونوكليوتيدات oligo-dT المشفرة كبادئات. بعد النسخ العكسي، يُفصل المستحلب، مُحررًا الحمض النووي المكمل (cDNA) المشفر من جميع القطرات في محلول واحد. يُجهز هذا الحمض النووي المكمل (cDNA) المجمع للتسلسل عبر إضافة محولات التسلسل وتضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).

سير العمل النموذجي لتسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية. يتم عزل الخلايا المفردة من العينة في آبار أو قطرات، ويتم إنشاء مكتبات الحمض النووي التكميلي وتضخيمها، ويتم تسلسل المكتبات، ويتم إنشاء مصفوفات التعبير لإجراء تحليلات لاحقة مثل تحديد نوع الخلية.

تُسلسل هذه الأجزاء باستخدام تقنيات التسلسل عالي الإنتاجية من الجيل التالي ، وتُربط القراءات بالجينوم المرجعي ، مما يوفر عدد القراءات المرتبطة بكل جين. [ 18 ] تُحدد النسخ من خلية معينة بواسطة الباركود الفريد لكل خلية. [ 19 ] [ 20 ]

تُراعي عملية توحيد بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي (RNA-Seq) التباين بين الخلايا في كفاءة تكوين مكتبة الحمض النووي المكمل (cDNA) وتسلسلها. تعتمد إحدى الطرق على استخدام جزيئات RNA خارجية مُضافة بكميات متساوية إلى كل مستخلص خلوي، وتُستخدم لتوحيد عدد القراءات بناءً على عدد القراءات المُطابقة لجزيئات mRNA المُضافة . [ 21 ] وتستخدم طريقة تحكم أخرى مُعرّفات جزيئية فريدة (UMIs) - وهي عبارة عن تسلسلات DNA قصيرة (6-10 نيوكليوتيدات) - تُضاف إلى كل جزيء cDNA قبل التضخيم، وتعمل كرمز شريطي لكل جزيء cDNA. ويتم التوحيد باستخدام عدد مُعرّفات UMIs الفريدة المرتبطة بكل جين لمراعاة الاختلافات في كفاءة التضخيم. [ 22 ]

تم الجمع بين كل من العناصر المضافة ، و UMIs، والأساليب الأخرى للمساعدة في تحديد القطع الأثرية أثناء إعداد المكتبة [ 23 ] وللحصول على تطبيع أكثر دقة.

التطبيقات

أصبح تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (scRNA-Seq) شائع الاستخدام في مختلف التخصصات البيولوجية، بما في ذلك علم النمو، وعلم الأعصاب ، [ 24 ] وعلم الأورام ، [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] وأمراض المناعة الذاتية ، [ 28 ] والأمراض المعدية ، [ 29 ] وأمراض الدماغ ، [ 30 ] وعلم الفيروسات البيئية . [ 31 ] [ 32 ] وقد نُشرت عدة بروتوكولات لتسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية، منها: Tang et al.، [ 33 ] وSTRT ، [ 34 ] و SMART-seq ، [ 35 ] وCEL-seq، [ 36 ] وRAGE -seq، [ 37 ] و Quartz-seq، [ 38 ] وC1-CAGE. [ 39 ] وتختلف هذه البروتوكولات في استراتيجيات النسخ العكسي، وتخليق الحمض النووي التكميلي (cDNA)، والتضخيم، وإمكانية استيعاب الرموز الشريطية الخاصة بالتسلسل (مثل UMIs )، أو القدرة على معالجة العينات المجمعة. [ 40 ] في عام 2017، طُرحت طريقتان لقياس التعبير الجيني للـ mRNA والبروتين في الخلايا المفردة في آنٍ واحد ، باستخدام أجسام مضادة موسومة بالأوليغونوكليوتيدات، والمعروفة باسم REAP-seq، [ 41 ] وCITE-seq. [ 42 ] وأفادت مراجعة نُشرت عام 2025 في مجلة Science أن تطبيق علم النسخ أحادي الخلية على المجتمعات الميكروبية يكشف عن تباين وظيفي داخل مجتمعات الأمعاء، واستجابات مميزة للمضادات الحيوية، وديناميكيات العناصر الجينية المتنقلة . باونتين، أندرو دبليو؛ ياناي، إيتاي (2025-09-04). "تشريح المجتمعات الميكروبية باستخدام تحليل النسخ أحادي الخلية" . Science . 389 (6764) eadp6252. doi : 10.1126/science.adp6252 . PMC 12467864. PMID 40906858 .  

قدّمت تقنية تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية (scRNA-Seq) رؤى قيّمة حول نمو الأجنة والكائنات الحية، بما في ذلك دودة Caenorhabditis elegans [ 43 ] ، والديدان المسطحة المتجددة Schmidtea mediterranea [ 44 ] [ 45 ] . وكانت أسماك الزيبرا [ 46 ] [ 47 ] والضفدع الأفريقي Xenopus laevis [ 48 ] أول الفقاريات التي رُسمت خرائطها بهذه الطريقة . وفي كلتا الحالتين، دُرست مراحل متعددة من الجنين، مما سمح برسم خريطة عملية النمو بأكملها على مستوى الخلية [ 49 ] . وقد صنّفت الأوساط العلمية هذه التطورات كأهم إنجاز علمي لعام 2018 [ 50 ] .

الاعتبارات

تتمثل إحدى المشكلات المرتبطة ببيانات الخلية الواحدة في توزيعات التعبير الجيني المتضخمة عند الصفر، والمعروفة باسم حالات التسرب التقني، والتي تكثر نتيجة انخفاض تركيز الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) للجينات الأقل تعبيرًا والتي لا يتم التقاطها في عملية النسخ العكسي. غالبًا ما تكون نسبة جزيئات الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA) التي يتم الكشف عنها في مستخلص الخلية 10-20% فقط. [ 51 ]

عند استخدام الحمض النووي الريبوزي المُضاف (RNA spike-ins) للتطبيع، يُفترض أن كفاءة التضخيم والتسلسل للحمض النووي الريبوزي الداخلي والمُضاف متماثلة. تشير الأدلة إلى أن هذا ليس صحيحًا نظرًا للاختلافات الجوهرية في الحجم والخصائص، مثل غياب ذيل متعدد الأدينين في الحمض النووي الريبوزي المُضاف، وبالتالي قصر طوله. [ 52 ] إضافةً إلى ذلك، يفترض التطبيع باستخدام مُعرّفات الجزيئات الفريدة (UMIs) أن مكتبة الحمض النووي التكميلي (cDNA) قد تم تسلسلها حتى التشبع، وهو ما لا يحدث دائمًا. [ 22 ]

في خطوة التضخيم، يُستخدم حاليًا إما تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) أو النسخ المختبري (IVT) لتضخيم الحمض النووي التكميلي (cDNA). من مزايا الطرق القائمة على تفاعل البوليميراز المتسلسل القدرة على إنتاج حمض نووي تكميلي كامل الطول. مع ذلك، قد تتضاعف كفاءة تفاعل البوليميراز المتسلسل على تسلسلات معينة (مثل محتوى GC وبنية الارتداد) بشكل كبير، مما ينتج عنه مكتبات ذات تغطية غير متساوية. من جهة أخرى، بينما تتجنب المكتبات المُنتجة بواسطة النسخ المختبري التحيز التسلسلي الناتج عن تفاعل البوليميراز المتسلسل، قد تُنسخ تسلسلات معينة بكفاءة منخفضة، مما يؤدي إلى فقدان التسلسل أو إنتاج تسلسلات غير مكتملة. [ 53 ] [ 54 ]

Challenges for scRNA-Seq include preserving the initial relative abundance of mRNA in a cell and identifying rare transcripts.[55] The reverse transcription step is critical as the efficiency of the RT reaction determines how much of the cell's RNA population will be eventually analyzed by the sequencer. The processivity of reverse transcriptases and the priming strategies used may affect full-length cDNA production and the generation of libraries biased toward the 3' or 5' end of genes.

A further consideration when sequencing large, branched cell types, such as neurons, comes from the removal of distal processes containing local pools of RNA during the single-cell isolation process. In these cells, scRNA-seq datasets only capture transcript in the central cell body, omitting transcripts from RNA pools localized to cellular processes that can be involved in local translation or other RNA-mediated subcellular mechanisms. In the brain it has been estimated that over 40% of total RNA is not sequenced by scRNA-seq due to the prevalence of local transcriptomes in cellular processes such as axons, dendrites, myelin, and endfeet.[56]

Data analysis

Insights based on single-cell data analysis assume that the input is a matrix of normalized gene expression counts, generated by the approaches outlined above, and can provide opportunities that are not obtainable by bulk.

Three main insights provided:[57]

  1. Identification and characterization of cell types and their spatial organisation in time
  2. Inference of gene regulatory networks and their strength across individual cells
  3. Classification of the stochastic component of transcription

The techniques outlined have been designed to help visualise and explore patterns in the data in order to facilitate the revelation of these three features.

Clustering

K-Means-Gaussian-data
Iris dendrogram produced using a Hierarchical clustering algorithm

Clustering allows for the formation of subgroups in the cell population. Cells can be clustered by their transcriptomic profile in order to analyse the sub-population structure and identify rare cell types or cell subtypes. Alternatively, genes can be clustered by their expression states in order to identify covarying genes. A combination of both clustering approaches, known as biclustering, has been used to simultaneously cluster by genes and cells to find genes that behave similarly within cell clusters.[58]

يمكن تطبيق أساليب التجميع K-means ، التي تشكل مجموعات منفصلة، ​​أو التجميع الهرمي ، الذي يشكل أقسامًا متداخلة.

التجميع الثنائي

يُوفر التجميع الثنائي العديد من المزايا من خلال تحسين دقة التجميع. إذ يُمكن تحديد الجينات التي تُفيد فقط مجموعة فرعية من الخلايا، وبالتالي لا تُعبّر إلا فيها، باستخدام التجميع الثنائي. علاوة على ذلك، يُمكن تحديد الجينات ذات السلوك المتشابه التي تُميّز مجموعة خلوية عن أخرى باستخدام هذه الطريقة. [ 59 ]

تقليل الأبعاد

مثال على تحليل المكونات الرئيسية لترددات المجموعات الفردانية للكروموسوم Y لدى سكان غينيا وسكان أفارقة آخرين

يمكن استخدام خوارزميات تقليل الأبعاد ، مثل تحليل المكونات الرئيسية (PCA) و t-SNE و UMAP، لتبسيط البيانات لأغراض التصور والكشف عن الأنماط، وذلك بتحويل الخلايا من فضاء عالي الأبعاد إلى فضاء منخفض الأبعاد . ينتج عن هذه الطريقة رسوم بيانية تمثل كل خلية فيها نقطة في فضاء ثنائي أو ثلاثي الأبعاد. يُستخدم تقليل الأبعاد غالبًا قبل التجميع، لأن الخلايا في الأبعاد العالية قد تبدو متقاربة بشكل خاطئ بسبب سلوك مقاييس المسافة غير البديهي. [ 60 ]

تحليل المكونات الرئيسية

تُعدّ تقنية تحليل المكونات الرئيسية (PCA) الأكثر استخدامًا، حيث تُحدّد اتجاهات المكونات الرئيسية ذات التباين الأكبر ، وتُحوّل البيانات بحيث يكون للمكون الرئيسي الأول أكبر تباين ممكن، بينما يكون لكل مكون رئيسي لاحق أعلى تباين ممكن مع الحفاظ على تعامده مع المكونات السابقة. ويُستخدم إسهام كل جين في كل مكون لاستنتاج أي الجينات تُساهم بشكل أكبر في التباين في المجتمع، وتُشارك في تمييز المجموعات الفرعية المختلفة. [ 61 ]

التعبير التفاضلي

يُستخدم الكشف عن الاختلافات في مستوى التعبير الجيني بين مجموعتين من الخلايا في كلٍ من بيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة وبيانات النسخ الجيني الشاملة. وقد صُممت طرق متخصصة لبيانات الخلايا المفردة تأخذ في الاعتبار خصائص الخلية المفردة، مثل حالات التسرب التقني وشكل التوزيع (مثل التوزيع ثنائي النمط مقابل التوزيع أحادي النمط) . [ 62 ]

إثراء علم الجينات

تصف مصطلحات علم الجينات وظائف الجينات والعلاقات بين تلك الوظائف في ثلاث فئات:

  1. الوظيفة الجزيئية
  2. المكون الخلوي
  3. العملية البيولوجية

يُعدّ إثراء مصطلحات علم الجينات (GO) تقنيةً تُستخدم لتحديد مصطلحات علم الجينات المُفرطة أو الناقصة في مجموعة معينة من الجينات. في تحليل الخلية المفردة، يُمكن اختيار قائمة الجينات المُراد دراستها بناءً على الجينات المُعبَّر عنها بشكلٍ تفاضلي أو مجموعات الجينات المُستخلصة من التجميع الثنائي. يتمّ تطبيع عدد الجينات المُصنَّفة ضمن مصطلح علم الجينات في قائمة الإدخال مُقارنةً بعدد الجينات المُصنَّفة ضمن نفس المصطلح في مجموعة الجينات الأساسية في الجينوم لتحديد الدلالة الإحصائية . [ 63 ]

الترتيب الزمني الزائف

رسم بياني ذو شجرة ممتدة دنيا

الترتيب شبه الزمني (أو استنتاج المسار) هو أسلوب يهدف إلى استنتاج ديناميكيات التعبير الجيني من بيانات الخلايا المفردة في لقطات زمنية محددة. تحاول هذه الطريقة ترتيب الخلايا بحيث تتقارب الخلايا المتشابهة. قد يكون مسار الخلايا خطيًا، ولكنه قد يتفرع أو يتبع هياكل بيانية أكثر تعقيدًا. وبالتالي، يُمكّن هذا المسار من استنتاج ديناميكيات التعبير الجيني وترتيب الخلايا وفقًا لتقدمها خلال التمايز أو الاستجابة للمؤثرات الخارجية. تعتمد هذه الطريقة على افتراض أن الخلايا تتبع المسار نفسه خلال العملية المدروسة، وأن حالتها النسخية مرتبطة بتقدمها. يمكن تطبيق هذه الخوارزمية على كل من المجموعات الخلوية المختلطة والعينات الزمنية.

تم تطوير أكثر من 50 طريقة لترتيب البيانات شبه الزمني، ولكل منها متطلباتها الخاصة فيما يتعلق بالمعلومات المسبقة (مثل خلايا البداية أو بيانات التسلسل الزمني)، والطوبولوجيات القابلة للكشف، والمنهجية. [ 64 ] ومن الأمثلة على هذه الخوارزميات خوارزمية Monocle [ 65 ] التي تُجري تقليلًا لأبعاد البيانات، وتبني شجرة امتداد دنيا باستخدام البيانات المُحوّلة، وترتب الخلايا في الزمن شبه الزمني باتباع أطول مسار متصل في الشجرة، ومن ثم تُصنّف الخلايا حسب نوعها. مثال آخر هو خوارزمية الانتشار شبه الزمني (DPT) [ 63 ] التي تستخدم خريطة الانتشار وعملية الانتشار . وهناك فئة أخرى من الطرق، مثل MARGARET [ 66 ] ، تستخدم تجزئة الرسوم البيانية لالتقاط طوبولوجيات المسارات المعقدة، مثل المسارات المنفصلة والمتشعبة.

استدلال الشبكة

يُعدّ استنتاج شبكة تنظيم الجينات تقنيةً تهدف إلى بناء شبكة، تُعرض على شكل رسم بياني، حيث تُمثّل العُقد الجينات، بينما تُشير الحواف إلى التفاعلات التنظيمية المشتركة. تعتمد هذه الطريقة على افتراض أن وجود علاقة إحصائية قوية بين تعبير الجينات يُشير إلى وجود علاقة وظيفية محتملة. [ 67 ] يُعدّ الارتباط الطريقة الأكثر شيوعًا لقياس قوة العلاقة الإحصائية . مع ذلك، يعجز الارتباط عن تحديد العلاقات غير الخطية ، ولذا تُستخدم المعلومات المتبادلة كبديل. تُشير تجمعات الجينات المرتبطة في الشبكة إلى الجينات التي تخضع لتغيرات مُنسّقة في التعبير. [ 68 ]

اندماج

غالبًا ما يختلف وجود أو قوة التأثيرات التقنية وأنواع الخلايا المرصودة في مجموعات بيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة المُولَّدة باستخدام بروتوكولات تجريبية مختلفة وفي ظل ظروف متباينة. ويؤدي هذا الاختلاف إلى تأثيرات دفعية قوية قد تُؤثر على نتائج الأساليب الإحصائية المُطبَّقة على الدفعات، لا سيما في وجود عوامل مُربكة . [ 69 ] ونتيجةً للخصائص المذكورة آنفًا لبيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة، لوحظ ضعف أداء أساليب تصحيح الدفعات المُطوَّرة لبيانات التسلسل الكمي. وبناءً على ذلك، طوَّر الباحثون أساليب إحصائية لتصحيح تأثيرات الدفعات تتسم بالمتانة تجاه خصائص بيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة، وذلك لدمج البيانات من مصادر أو دفعات تجريبية مختلفة. وقد قامت لاله حقوردي بعملٍ تأسيسي في صياغة استخدام أقرب الجيران المتبادلين بين كل دفعة لتحديد متجهات تصحيح الدفعات. [ 70 ] وباستخدام هذه المتجهات، يُمكن دمج مجموعات البيانات التي تتضمن كل منها نوعًا خلويًا واحدًا مشتركًا على الأقل. ويتضمن النهج المتعامد إسقاط كل مجموعة بيانات على فضاء مشترك منخفض الأبعاد باستخدام تحليل الارتباط الكنسي . [ 71 ] جُمِعَتْ أيضًا خوارزمية أقرب الجيران المتبادلين وتحليل الارتباط الكنسي لتحديد "نقاط ارتكاز" التكامل التي تضم خلايا مرجعية في مجموعة بيانات واحدة، والتي تُعَدَّلُ عليها خلايا الاستعلام في مجموعة بيانات أخرى. [ 72 ] تستخدم فئة أخرى من الطرق (مثل scDREAMER [ 73 ] ) نماذج توليدية عميقة مثل المشفرات التلقائية المتغيرة لتعلم تمثيلات خلوية كامنة غير متغيرة مع الدُفعات، والتي يمكن استخدامها في مهام لاحقة مثل تجميع أنواع الخلايا، وإزالة التشويش من متجهات التعبير الجيني للخلايا المفردة، واستنتاج المسار . [ 66 ]

التواصل بين الخلايا

تستفيد أدوات التواصل بين الخلايا من التعبير عن أزواج الربيطة والمستقبل المتوافقة في أزواج خلوية مختلفة للتنبؤ بالتفاعلات المحتملة بين الخلايا. [ 74 ] ومن الأدوات الرائدة في هذا المجال CellPhoneDB، [ 75 ] التي تتضمن قاعدة بيانات مُدققة لمجمعات المستقبلات وتفاعلات الربيطة-المستقبل. كما طبقت هذه الطريقة اختبارًا إحصائيًا من خلال تقييم التعبير عن الربيطة-المستقبل في الزوج الخلوي المعني. ومن التحليلات المتقدمة المهمة دراسة الحالات التي تتوفر فيها حالتان (مرض مقابل حالات ضابطة). في هذه الحالة، يُهتم بإيجاد تفاعلات بين الخلايا خاصة بكل حالة مرضية أو ضابطة . [ 76 ] وتدمج طرق حديثة مثل Renoir [ 77 ] بيانات النسخ الجيني أحادي الخلية والبيانات المكانية لاستنتاج التواصل بين الخلايا الخاص بكل سياق داخل الأنسجة.

تحليل أطلس الأمراض

مع انخفاض تكلفة تحليل الخلايا المفردة، أصبح من الممكن قياس بيانات الخلايا المفردة عبر مجموعات كبيرة من المرضى، تصل إلى 100 عينة فردية وملايين الخلايا. يطرح هذا الأمر تحديات عديدة، مثل التباين الفردي وخصائص البيانات متعددة المقاييس، حيث يمثل كل تحليل خلية مفردة توزيعًا للخلايا. يتناول برنامج MILO [ 78 ] التباين الفردي من خلال ترميز بيانات الخلايا المفردة كرسم بياني k-nn متبوعًا باختبار وفرة تفاضلي. يُمكّن هذا من إيجاد تجمعات خلوية مرتبطة بحالة مرضية معينة. تُعد نظرية النقل الأمثل إطارًا آخر لمعالجة الطبيعة متعددة المقاييس لأطلس أمراض الخلايا المفردة. من خلال ترميز تجارب الخلايا المفردة لمريض ما كتوزيع للخلايا، تسمح مسافة Wasserstein القائمة على النقل الأمثل بقياس المسافة بين مريضين. يمكن استخدام هذه الطريقة لتجميع العينات وتحليل المسارات، كما استكشفها برنامجا PILOT [ 79 ] وQOT [ 80 ] .

أطر البرمجيات

تُعدّ حزم البرامج التي توفر وظائف فحص الجودة، والتطبيع، والتجميع، والتحليل اللاحق، كما ذُكر سابقًا، ركيزة أساسية لتحليل الخلايا المفردة. كما توفر هذه الحزم حاويات بيانات لتخزين وعرض بيانات الخلايا المفردة المُحللة. يُعتبر Seurat أول إطار عمل، وربما الأكثر شمولًا، لتحليل الخلايا المفردة. أما Scanpy فهو بديل للغة بايثون. وتُقدم حزم برامج أخرى مهامًا مُحددة لتحليل البيانات. ومن الأمثلة البارزة على ذلك LIANA+ لتحليل التواصل بين الخلايا، وscVI كحزمة تُقدم مُشفّرات تلقائية متغيرة لتحليل بيانات الخلايا المفردة، و PILOT كحزمة لتحليل عينات أطلس الأمراض [ 81 ] [ 82 ].

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 كانتر، إيتامار؛ كاليسكي، تومر (2015). " علم النسخ الخلوي المفرد: الأساليب والتطبيقات" . مجلة فرونتيرز إن أونكولوجي . 5 : 53. doi : 10.3389/fonc.2015.00053 . ISSN 2234-943X . PMC 4354386. PMID 25806353 .   
  2. ↑ ليو، سيرينا؛ ترابنيل، كول (2016). "تسلسل النسخ الجيني للخلايا المفردة: التطورات الحديثة والتحديات المتبقية" . F1000Research . 5 : F1000 Faculty Rev–182. doi : 10.12688/f1000research.7223.1 . ISSN 2046-1402 . PMC 4758375. PMID 26949524 .   
  3. ↑ سزابو، ديفيد ت. (2014). "الفصل 62 - المؤشرات الحيوية الجينومية في سلامة المواد الكيميائية وتقييم مخاطرها". المؤشرات الحيوية في علم السموم . دار النشر الأكاديمية. الصفحات 1033-1038 . ISBN  978-0-12-404630-6.
  4. ↑ ترابنيل، كول (أكتوبر 2015). " تحديد أنواع الخلايا وحالاتها باستخدام علم الجينوم أحادي الخلية" . أبحاث الجينوم . 25 (10): 1491-1498 . doi : 10.1101/gr.190595.115 . ISSN 1549-5469 . PMC 4579334. PMID 26430159 .   
  5. ↑ ستيجل، أو.؛ ​​تايخمان، إس.؛ ماريوني، ج. (2015). "التحديات الحسابية والتحليلية في علم النسخ أحادي الخلية". مجلة نيتشر ريفيوز جينيتكس . 16 (3): 133-145 . doi : 10.1038/nrg3833 . PMID 25628217. S2CID 205486032 .  
  6. ↑ كولودزيجيك، ألكسندرا أ.؛ كيم، جونغ كيونغ؛ سفينسون، فالنتين؛ ماريوني، جون س.؛ تايخمان، سارة أ. (مايو 2015). "تقنية وبيولوجيا تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . الخلية الجزيئية . 58 (4): 610-620 . doi : 10.1016/j.molcel.2015.04.005 . PMID 26000846 . 
  7. ↑ "شفط السيتوبلازم | تحليل الخلية المفردة" . www.single-cell-analysis.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30 نوفمبر 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أبريل 2025 .
  8. ↑ بولين، جان فرانسوا؛ تاسيك، بوسيلكا؛ هيرلينغ-ليفلر، ينس؛ تريمارشي، جيفري م.؛ أواتراماني، راجيشوار (1 سبتمبر 2016). "فك تشابك تنوع الخلايا العصبية باستخدام علم النسخ أحادي الخلية". مجلة نيتشر لعلم الأعصاب . 19 (9): 1131-1141 . doi : 10.1038/nn.4366 . ISSN 1097-6256 . PMID 27571192. S2CID 14461377 .   
  9. ↑ فاليهراش إل، أندروفيتش ب، كوبيستا م (مارس 2018). " منصات لجمع وتحليل الخلايا المفردة" . المجلة الدولية للعلوم الجزيئية . 19 (3): 807. doi : 10.3390/ijms19030807 . PMC 5877668. PMID 29534489 .  
  10. ^ مورارو، ماورو ج. دارمادهيكاري، جيتانجالي؛ جرون، دومينيك؛ جروين، ناتالي. ديلين ، تيم. يانسن، إريك. فان جورب، ليون؛ إنجيلس، مارتن أ؛ كارلوتي، فرانسواز؛ دي كونينج، إيلكو جي بي؛ فان أوديناردن ، ألكسندر (26/10/2016). "أطلس نسخة وحيدة الخلية من البنكرياس البشري" . أنظمة الخلية . 3 (4): 385-394.e3. دوى : 10.1016/j.cels.2016.09.002 . ISSN 2405-4712 . بمك 5092539 . بميد 27693023 .   
  11. ↑ "أرشيفات SORT-seq" . اكتشافات الخلايا المفردة . تم الاسترجاع في 15 نوفمبر 2022 .
  12. ↑ تشنغ، غريس إكس واي؛ تيري، جيسيكا إم؛ بيلغرادر، فيليب؛ ريفكين، بول؛ بنت، زاكاري دبليو؛ ويلسون، رايان؛ زيرالدو، سولونغو بي؛ ويلر، توبياس دي؛ ماكديرموت، جيف بي؛ تشو، جونجي؛ غريغوري، مارك تي؛ شوغا، جو؛ مونتيسكلاروس، لوز؛ أندروود، جيسون جي؛ ماسكيلييه، دونالد إيه. (16 يناير 2017). "التحليل الرقمي المتوازي واسع النطاق للتعبير الجيني في الخلايا المفردة" . مجلة نيتشر كوميونيكيشنز . 8 (1) 14049. رمز Bibcode : 2017NatCo...814049Z . doi : 10.1038/ncomms14049 . ISSN 2041-1723 . PMC 5241818 . PMID 28091601 .   
  13. ↑ كاو، جونيو؛ باكر، جوناثان س.؛ راماني، فيجاي؛ كوسانوفيتش، دارين أ.؛ هوينه، تشاو؛ دازا، ريزا؛ تشيو، شياوجي؛ لي، تشولي؛ فورلان، سكوت ن.؛ ستيمرز، فرانك ج.؛ أدي، أندرو؛ ووترستون، روبرت هـ.؛ ترابنيل، كول؛ شندور، جاي (18 أغسطس/آب 2017). "تحليل شامل للتعبير الجيني على مستوى الخلية الواحدة لكائن متعدد الخلايا" . مجلة ساينس . 357 (6352): 661-667 . Bibcode : 2017Sci...357..661C . doi : 10.1126/science.aam8940 . ISSN 1095-9203 . PMC 5894354. PMID 28818938 .   
  14. ↑ روزنبرغ، ألكسندر ب.؛ روكو، تشارلز م.؛ مسقط، ريتشارد أ.؛ كوتشينا، آنا؛ سامبل، بول؛ ياو، زيزين؛ غرايباك، لوكاس ت.؛ بيلر، ديفيد ج.؛ موخرجي، سوميت؛ تشين، وي؛ بون، سوزي هـ.؛ سيلرز، درو ل.؛ تاسيك، بوسيلجكا؛ سيليغ، جورج (13 أبريل 2018). "تحليل الخلايا المفردة في دماغ وحبل شوكي الفأر النامي باستخدام ترميز الباركود ذي المجموعات المنفصلة" . مجلة ساينس . 360 (6385): 176-182 . Bibcode : 2018Sci...360..176R . doi : 10.1126/science.aam8999 . ISSN 1095-9203 . PMC 7643870 . PMID 29545511 .   
  15. ↑ غايسر، كارل د.؛ سكلوس، صوفي ن.؛ بريتنر، لياندرا م.؛ باليولوغو، لوانا؛ روكو، تشارلز م.؛ روزنبرغ، ألكسندر ب.؛ هيرانو، ماثيو؛ ديباولو، ر. ويليام؛ سيليغ، جورج؛ كوتشينا، آنا (أكتوبر 2024). "تحليل النسخ عالي الإنتاجية للخلايا المفردة للبكتيريا باستخدام الترميز الشريطي التوافقي" . بروتوكولات الطبيعة . 19 (10): 3048-3084 . doi : 10.1038/s41596-024-01007- w . ISSN 1750-2799 . PMC 11575931. PMID 38886529 .   
  16. ↑ رادونيتش، ألكسندر؛ ثولكه، ستيفاني؛ ماكاي، إيان م.؛ لاندت، أولفرت؛ سيجرت، فولفغانغ؛ نيتشه، أندرياس (23 يناير 2004). "دليل لاختيار الجين المرجعي لتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي". مجلة الاتصالات البحثية في الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 313 (4): 856-862 . Bibcode : 2004BBRC..313..856R . doi : 10.1016/j.bbrc.2003.11.177 . ISSN 0006-291X . PMID 14706621 .  
  17. ↑ وايلدسميث، إس إي؛ آرتشر، جي إي؛ وينكلي، إيه جيه؛ لين، بي دبليو؛ بوغلسكي، بي جيه (1 يناير 2001). "تعظيم الإشارة المستمدة من المصفوفات الدقيقة للحمض النووي المكمل" . تقنيات حيوية . 30 (1): 202-206 ، 208. doi : 10.2144/01301dd04 . ISSN 0736-6205 . PMID 11196312 .  
  18. ↑ وانغ، تشونغ؛ غيرستين، مارك؛ سنايدر، مايكل (23 مارس 2017). "تسلسل الحمض النووي الريبوزي: أداة ثورية لعلم النسخ" . مراجعات الطبيعة. علم الوراثة . 10 (1): 57-63 . doi : 10.1038/nrg2484 . ISSN 1471-0056 . PMC 2949280. PMID 19015660 .   
  19. ↑ كلاين إيه إم، مازوتيس إل، أكارتونا آي، تالابراجادا إن، فيريس إيه، لي في، بيشكين إل، ويتز دي إيه، كيرشنر إم دبليو (مايو 2015). "الترميز الشريطي للقطرات لتحليل النسخ أحادي الخلية المطبق على الخلايا الجذعية الجنينية" . مجلة Cell . 161 (5): 1187-1201 . Bibcode : 2015Cell..161.1187K . doi : 10.1016/j.cell.2015.04.044 . PMC 4441768. PMID 26000487 .  
  20. ↑ ماكوسكو إي زد، باسو أ، ساتيجا ر، نيميش ج، شيخار ك، غولدمان م، تيروش إي، بيالاس إيه آر، كاميتاكي ن، مارتيرستيك إي إم، ترومبيتا جيه جيه، ويتز دي إيه، سانز جيه آر، شاليك إيه كيه، ريغيف أ، مكارول إس إيه (مايو 2015). "تحليل التعبير الجيني المتوازي للغاية على مستوى الجينوم للخلايا الفردية باستخدام قطرات نانولترية" . مجلة Cell . 161 (5): 1202-1214 . Bibcode : 2015Cell..161.1202M . doi : 10.1016/j.cell.2015.05.002 . PMC 4481139. PMID 26000488 .  
  21. ↑ جيانغ، ليتشون؛ شليزنجر، فيليكس؛ ديفيس، كاري أ.؛ تشانغ، يو؛ لي، رينهوا؛ ساليت، مارك؛ جينجيراس، توماس ر.؛ أوليفر، برايان (23 مارس 2017). "معايير إدخال اصطناعية لتجارب تسلسل الحمض النووي الريبوزي" . أبحاث الجينوم . 21 (9): 1543-1551 . doi : 10.1101/gr.121095.111 . ISSN 1088-9051 . PMC 3166838. PMID 21816910 .   
  22. إسلام، سيفول؛ زايزل، أميت؛ جوست، سيمون؛ لا مانو، جيولي؛ زاجاك، باول؛ كاسبر، ماريا؛ لونربرغ، بيتر؛ لينارسون، ستين (1 فبراير 2014). " التسلسل الكمي للحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية باستخدام مُعرّفات جزيئية فريدة" . مجلة Nature Methods . 11 (2): 163-166 . doi : 10.1038/nmeth.2772 . ISSN 1548-7091 . PMID 24363023. S2CID 6765530 .   
  23. ↑ إسلام س، زايزل أ، جوست س، لا مانو ج، زاجاك ب، كاسبر م، لونربرغ ب، لينارسون س (فبراير 2014). "التسلسل الكمي للحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية باستخدام مُعرّفات جزيئية فريدة" . مجلة نيتشر ميثودز . 11 (2): 163-166 . doi : 10.1038 / nmeth.2772 . PMID 24363023. S2CID 6765530 .  
  24. ↑ راج ب، فاغنر دي إي، ماكينا أ، باندي س، كلاين إيه إم، شندور ج، غانيون جيه إيه، شير إيه إف (يونيو 2018). "التحليل المتزامن للخلايا المفردة للسلالات وأنواع الخلايا في دماغ الفقاريات" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 36 (5): 442-450 . doi : 10.1038/nbt.4103 . PMC 5938111. PMID 29608178 .  
  25. ↑ أولموس د، أركيناو هـ ت، أنج ج إي، ليداكي إي، أتارد ج، كاردن س ب، ريد أ هـ، أهيرن ر، فونغ ب س، أومن ن ب، موليف ر، ديرنالي د، باركر س، تيرستابن ل و، دي بونو ج س (يناير 2009). "عدد الخلايا السرطانية المنتشرة (CTC) كمؤشرات وسيطة في سرطان البروستاتا المقاوم للإخصاء (CRPC): تجربة مركز واحد" . حوليات علم الأورام . 20 (1): 27-33 . doi : 10.1093/annonc/mdn544 . PMID 18695026 . 
  26. ↑ ليفيتين إتش إم، يوان جيه، سيمز بي إيه (أبريل 2018). " تحليل النسخ الجيني للخلايا المفردة لتغاير الأورام" . اتجاهات في السرطان . 4 (4): 264-268 . doi : 10.1016/j.trecan.2018.02.003 . PMC 5993208. PMID 29606308 .  
  27. ↑ جيربي أرنون إل، شاه بي، كوكو إم إس، رودمان سي، سو إم جي، ميلمز جي سي، ليسون آر، كانوديا أ، مي إس، لين جي آر، وانغ إس، رابشا بي، ليو د، تشانغ جي، مارجوليس سي، آشينبيرج أو، أوت با، بوشبيندر إي، هاك آر، هودي إف إس، بولاند جي إم، سوليفان آر جيه، فريدريك دي تي، مياو بي، Moll T، Flaherty KT، Herlyn M، Jenkins RW، Thummalapalli R، Kowalczyk MS، Cañadas I، Schilling B، Cartwright AN، Luoma AM، Malu S، Hwu P، Bernatchez C، Forget MA، Barbie DA، Shalek AK، Tirosh I، Sorger PK، Wucherpfennig K، Van Allen EM، Schadendorf D، جونسون بي، روتيم أ، روزنبلات-روزن أو، غاراواي إل إيه، يون سي إتش، إيزار بي، ريغيف إيه (نوفمبر 2018). "برنامج في الخلايا السرطانية يعزز استبعاد الخلايا التائية ومقاومة حجب نقاط التفتيش المناعية" . مجلة Cell . 175 (4): 984–997.e24. Bibcode : 2018Cell..175..984J . doi : 10.1016/j.cell.2018.09.006 . PMC 6410377. PMID 30388455 .  
  28. ↑ ستيفنسون وآخرون (فبراير 2018). "تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية لأنسجة الغشاء الزلالي في التهاب المفاصل الروماتويدي باستخدام أجهزة ميكروفلويدية منخفضة التكلفة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 9 (1) 791. Bibcode : 2018NatCo...9..791S . doi : 10.1038/s41467-017-02659- x . PMC 5824814. PMID 29476078 .  
  29. ↑ أفراهام ر، هاسلي ن، براون د، بيناراندا س، جيجون هـ ب، ترومبيتا ج ج، ساتيجا ر، شاليك أ ك، خافيير ر ج، ريجيف أ، هونغ د ت (سبتمبر 2015). "التنوع بين خلايا العامل الممرض يُحفز عدم التجانس في الاستجابات المناعية للمضيف" . مجلة Cell . 162 (6): 1309-21 . doi : 10.1016/j.cell.2015.08.027 . PMC 4578813. PMID 26343579 .  
  30. ^ Xiang R، Wang J، Chen Z، Tao J، Peng Q، Ding R، Zhou T، Tu Z، Wang S، Yang T، Chen J، Jia Z، Li X، Zhang X، Chen S، Cheng N، Zhao M، Li J، Xue Q، Zhang H، Jiang C، Xing N، Ouyang K، Pekny A، Michalowska MM، de Pablo Y، Wilhelmsson U، Mitsios N، Liu C، Xu X، Fan X، Pekna M، Pekny M، Chen X، Liu L، Mulder J، Wang M، Wang J (يوليو 2025). “الخرائط النسخية الزمانية المكانية لنزيف داخل المخ الفأري بدقة خلية واحدة”. الخلايا العصبية . 113 (13): 2102-2122.e7. دوى : 10.1016/j.neuron.2025.04.026 . PMID 40412375 . 
  31. ↑ فروم، أمير؛ هيفروني، غور؛ فينسنت، فلورا؛ شاتز، دانييلا؛ مارتينيز-غوتيريز، كارولينا أ.؛ أيلوارد، فرانك أ.؛ فاردي، عساف (2024). "تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية للفيروسات النادرة يكشف عن المضيفين الأصليين للفيروسات العملاقة في البيئة البحرية" . مجلة نيتشر لعلم الأحياء الدقيقة . 9 (6): 1619-1629 . doi : 10.1038/s41564-024-01669-y . PMC 1265207. PMID 38605173 .  
  32. ↑ فروم، أمير؛ شالر، تاليا س.؛ أيلوارد، فرانك أ.؛ فاردي، عساف (2025). "منظور الخلية المفردة لديناميكيات المضيف والفيروس في المحيط". اتجاهات في علم الأحياء الدقيقة . 33 (12): 1286-1292 . doi : 10.1016/j.tim.2025.05.005 . PMID 40480855 . 
  33. ↑ تانغ ف، بارباتشورو س، وانغ ي، نوردمان إي، لي س، شو ن، وانغ إكس، بودو ج، توش ب ب، صديقي أ، لاو ك، سوراني م أ (مايو 2009). "تحليل كامل النسخ الجيني لخلية واحدة باستخدام تقنية mRNA-Seq". Nature Methods . 6 (5): 377–82 . doi : 10.1038/NMETH.1315 . PMID 19349980. S2CID 16570747 .  
  34. ↑ إسلام س، كيالكيست يو، مولينر أ، زاجاك ب، فان جيه بي، لونربيرغ ب، لينارسون س (يوليو 2011). " توصيف المشهد النسخي للخلايا المفردة باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبوزي عالي التعدد" . أبحاث الجينوم . 21 (7): 1160-1167 . doi : 10.1101/gr.110882.110 . PMC 3129258. PMID 21543516 .  
  35. ↑ رامسكولد د، لوه س، وانغ واي سي، لي ر، دينغ كيو، فريداني أو آر، دانيلز جي إيه، خريبتوكوفا آي، لورينغ جيه إف، لوران إل سي، شروث جي بي، ساندبرغ آر (أغسطس 2012). "تسلسل الحمض النووي الريبوزي الرسول كامل الطول من مستويات الحمض النووي الريبوزي على مستوى الخلية الواحدة وخلايا الورم المنتشرة الفردية" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 30 (8): 777-82 . doi : 10.1038/nbt.2282 . PMC 3467340. PMID 22820318 .  
  36. ↑ هاشمشوني ت، فاغنر ف، شير ن، ياناي إ (سبتمبر 2012). "CEL-Seq: تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية بواسطة التضخيم الخطي المتعدد" . تقارير الخلية . 2 (3): 666-73 . Bibcode : 2012CellR...2..666H . doi : 10.1016/j.celrep.2012.08.003 . PMID 22939981 . 
  37. ↑ سينغ م، العرياني ج، كارزويل س، فيرغسون ج م، بلاكبيرن ج، بارتون ك، رودن د، لوتشياني ف، فان ت، جونانكار س، جاكسون ك، غودناو س س، سميث م أ، سواربريك أ (2019). "التسلسل عالي الإنتاجية للخلايا المفردة المستهدفة طويلة القراءة يكشف عن المشهد النسيلي والنسخي للخلايا اللمفاوية" . نيتشر كوميونيكيشنز . 10 (1) 3120. bioRxiv 10.1101/424945 . doi : 10.1038/s41467-019-11049-4 . PMC 6635368. PMID 31311926 .   
  38. ↑ ساساغاوا واي، نيكيدو آي، هاياشي تي، دانو إتش، أونو كيه دي، إيماي تي، أويدا إتش آر (أبريل 2013). "Quartz-Seq: طريقة تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية عالية الحساسية وقابلة للتكرار، تكشف عن عدم تجانس التعبير الجيني غير الجيني" . علم الأحياء الجينومي . 14 (4) 3097: R31. doi : 10.1186/gb-2013-14-4-r31 . PMC 4054835. PMID 23594475 .  
  39. ↑ كونو تي، مودي جي، كوون آي تي، شيباياما واي، كاتو إس، هوانغ واي، بوتشر إم، موتاكيس إي، مينديز إم، سيفيرين جيه، لوجينبول جي، أبوجيسيسا الأول، هاسيغاوا أ، تاكيزاوا إس، أراكاوا تي، فورونو إم، رامالينغام إن، ويست جي، سوزوكي إتش، كاسوكاوا تي، لاسمان تي، هون سي سي، أرنر إي، كارنينسي بي، بليسي سي، شين جي دبليو (يناير 2019). "يكتشف C1 CAGE مواقع بدء النسخ ونشاط المحسن بدقة خلية واحدة" . اتصالات الطبيعة . 10 (1) 360. بيب كود : 2019NatCo..10..360K . دوى : 10.1038/s41467-018-08126-5 . PMC 6341120 . PMID 30664627 .  
  40. ↑ دال مولين أ، دي كاميلو ب (2019). "كيفية تصميم تجربة تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية: المزالق والتحديات والآفاق". موجزات في المعلوماتية الحيوية . 20 (4): 1384-1394 . doi : 10.1093/bib/bby007 . hdl : 11577/3267609 . PMID 29394315 . 
  41. ↑ بيترسون، في. إم.، تشانغ، ك. إكس.، كومار، ن.، وونغ، ج.، لي، ل.، ويلسون، د. سي.، مور، ر.، ماكلاناهان، ت. ك.، ساديكوفا، س.، كلابينباخ، ج. أ. (أكتوبر 2017). "القياس الكمي المتعدد للبروتينات والنسخ في الخلايا المفردة". مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 35 (10): 936-939 . doi : 10.1038/nbt.3973 . PMID 28854175. S2CID 205285357 .  
  42. ↑ ستوكيوس م، هافيميستر س، ستيفنسون و، هوك-لوميس ب، تشاتوبادياي ب ك، سويردلو هـ، ساتيجا ر، سميبرت ب (سبتمبر 2017). "القياس المتزامن للمستضدات والنسخ الجيني في الخلايا المفردة" . نيتشر ميثودز . 14 (9): 865-868 . Bibcode : 2017NatCB..14..865S . doi : 10.1038/ nmeth.4380 . PMC 5669064. PMID 28759029 .  
  43. ↑ Cao J, Packer JS, Ramani V, Cusanovich DA, Huynh C, Daza R, Qiu X, Lee C, Furlan SN, Steemers FJ, Adey A, Waterston RH, Trapnell C, Shendure J (أغسطس 2017). "تحليل شامل للتعبير الجيني على مستوى الخلية الواحدة لكائن متعدد الخلايا" . مجلة ساينس . 357 (6352): 661-667 . Bibcode : 2017Sci...357..661C . doi : 10.1126/science.aam8940 . PMC 5894354. PMID 28818938 .  
  44. ↑ بلاس م، سولانا ج، وولف ف أ، أيوب س، ميسيوس أ، غلازار ب، أوبرماير ب، ثيس ف ج، كوكس س، راجيفسكي ن (مايو 2018). "أطلس أنواع الخلايا وشجرة السلالة لحيوان معقد كامل باستخدام علم النسخ أحادي الخلية" . مجلة ساينس . 360 (6391) eaaq1723. doi : 10.1126/science.aaq1723 . PMID 29674432 . 
  45. ^ فينشر سي تي، ورتزل أو، دي هوغ تي، كرافاريك كيه إم، ريدين بي دبليو (مايو 2018). "شميدتيا البحر الأبيض المتوسط" . علوم . 360 (6391) eaaq1736. دوى : 10.1126/science.aaq1736 . بمك 6563842 . بميد 29674431 .  
  46. ↑ فاغنر دي إي، واينريب سي، كولينز زد إم، بريغز جيه إيه، ميغاسون إس جي، كلاين إيه إم (يونيو 2018). " رسم خرائط التعبير الجيني والسلالة على مستوى الخلية الواحدة في جنين سمكة الزيبرا" . مجلة ساينس . 360 (6392): 981-987 . Bibcode : 2018Sci...360..981W . doi : 10.1126/science.aar4362 . PMC 6083445. PMID 29700229 .  
  47. ↑ فاريل، جيه. إيه.، وانغ، واي.، ريزنفيلد، إس. جيه.، شيخار، ك.، ريغيف، إيه.، شير، إيه. إف. (يونيو 2018). " إعادة بناء مسارات النمو على مستوى الخلية الواحدة خلال تكوين جنين سمكة الزيبرا" . مجلة ساينس . 360 (6392) eaar3131. doi : 10.1126/science.aar3131 . PMC 6247916. PMID 29700225 .  
  48. ↑ بريغز، جيه. إيه.، واينريب، سي.، فاغنر، دي. إي.، ميغاسون، إس.، بيشكين، إل.، كيرشنر، إم. دبليو.، كلاين، إيه. إم. (يونيو 2018). " ديناميكيات التعبير الجيني في تكوين الأجنة الفقارية بدقة الخلية الواحدة" . مجلة ساينس . 360 (6392) eaar5780. doi : 10.1126/science.aar5780 . PMC 6038144. PMID 29700227 .  
  49. ↑ غريفيث م، ووكر جيه آر، سبيس إن سي، أينسكوف بي جيه، غريفيث أو إل (أغسطس 2015). "معلوماتية تسلسل الحمض النووي الريبوزي: مورد ويب للتحليل على السحابة" . مجلة PLOS لعلم الأحياء الحاسوبي . 11 (8) e1004393. رمز Bibcode : 2015PLSCB..11E4393G . doi : 10.1371/journal.pcbi.1004393 . PMC 4527835. PMID 26248053 .  
  50. ↑ يو ج. "إنجاز العام في العلوم لعام 2018: تتبع التطور خلية تلو الأخرى" . مجلة ساينس . الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم.
  51. ↑ خارشنكو، بيتر ف.؛ سيلبرشتاين، ليف؛ سكادن، ديفيد ت. (1 يوليو 2014). "النهج البايزي لتحليل التعبير التفاضلي للخلايا المفردة" . Nature Methods . 11 (7): 740–742 . Bibcode : 2014NatCB..11..740K . doi : 10.1038/nmeth.2967 . ISSN 1548-7091 . PMC 4112276. PMID 24836921 .   
  52. ↑ سفينسون، فالنتين؛ ناتاراجان، كيدار ناث؛ لي، لام-ها؛ ميراغايا، ريكاردو جيه؛ لاباليت، شارلوت؛ ماكولي، إيان سي؛ سفيتش، آنا؛ تايخمان، سارة أ. (6 مارس 2017). "تحليل القدرة الإحصائية لتجارب تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . مجلة Nature Methods . منشور إلكتروني مسبق (4): 381-387 . doi : 10.1038/nmeth.4220 . ISSN 1548-7105 . PMC 5376499. PMID 28263961 .   
  53. ↑ إيبرواين جيه، سول جيه واي، بارتفاي تي، كيم جيه (يناير 2014). "وعد تسلسل الخلية المفردة". نيتشر ميثودز . 11 (1): 25-27 . Bibcode : 2014NatCB..11...25E . doi : 10.1038/nmeth.2769 . PMID 24524134. S2CID 11575439 .  
  54. ↑ " شابيرو إي، بيزونر تي، لينارسون إس (سبتمبر 2013). "التقنيات القائمة على تسلسل الخلايا المفردة ستُحدث ثورة في علم الكائنات الحية الكاملة". مجلة نيتشر ريفيوز. علم الوراثة . 14 (9): 618-30 . doi : 10.1038/nrg3542 . PMID 23897237. S2CID 500845 .  "
  55. ↑ " هيبنستريت د (نوفمبر 2012). " أساليب وتحديات وإمكانيات تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . علم الأحياء . 1 (3): 658-667 . doi : 10.3390/biology1030658 . PMC 4009822. PMID 24832513 .  "
  56. ↑ أمينت، سيث أ.؛ بولوبولوس، ألكسندروس (2023). "النسخة الجينية الخفية للدماغ: تسلسل الحمض النووي الريبوزي في الأجزاء البعيدة من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 81 102725. doi : 10.1016/j.conb.2023.102725 . PMC 10524153. PMID 37196598 .  
  57. ↑ ستيجل، أوليفر؛ تايخمان، سارة أ.؛ ماريوني، جون س. (1 مارس 2015). "التحديات الحسابية والتحليلية في علم النسخ أحادي الخلية". مجلة Nature Reviews Genetics . 16 (3): 133-145 . doi : 10.1038/nrg3833 . ISSN 1471-0056 . PMID 25628217. S2CID 205486032 .   
  58. ↑ بوتنر، فلوريان؛ ناتاراجان، كيدار ن.؛ كاسالي، ف. باولو؛ بروسيربيو، فالنتينا؛ سكيالدون، أنطونيو؛ ثيس، فابيان ج.؛ تيشمان، سارة أ.؛ ماريوني، جون س.؛ ستيجل، أوليفر (1 فبراير 2015). "التحليل الحاسوبي لعدم تجانس الخلايا في بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية يكشف عن مجموعات فرعية خفية من الخلايا" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 33 (2): 155-160 . doi : 10.1038/nbt.3102 . hdl : 2318/1812472 . ISSN 1087-0156 . PMID 25599176 .  
  59. ↑ نترانوس، فاسيليس؛ كاماث، جوفيندا م.؛ تشانغ، جيسي م.؛ باتشر، ليور؛ تسيه، ديفيد ن. (26 مايو 2016). "تحليل سريع ودقيق لتسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية عن طريق تجميع أعداد توافق النسخ" . علم الأحياء الجينومي . 17 (1): 112. doi : 10.1186/ s13059-016-0970-8 . ISSN 1474-7596 . PMC 4881296. PMID 27230763 .   
  60. ↑ بيرسون، إيما؛ ياو، كريستوفر (1 يناير 2015). "ZIFA: تقليل الأبعاد لتحليل التعبير الجيني للخلايا المفردة باستخدام تقنية التضخم الصفري" . علم الأحياء الجينومي . 16 241. doi : 10.1186/s13059-015-0805-z . ISSN 1474-760X . PMC 4630968. PMID 26527291 .   
  61. ↑ تروتلين، باربرا؛ براونفيلد، دوغ جي؛ وو، أنجيلا آر؛ نيف، نورما إف؛ مانتالاس، غاري إل؛ إسبينوزا، إف. هيرنان؛ ديساي، توشار جي؛ كراسنو، مارك إيه؛ كويك، ستيفن آر. (15 مايو 2014). " إعادة بناء التسلسل الهرمي لسلالات ظهارة الرئة البعيدة باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . نيتشر . 509 (7500): 371-375 . Bibcode : 2014Natur.509..371T . doi : 10.1038/nature13173 . PMC 4145853. PMID 24739965 .  
  62. ↑ كورثاور، كيغان د.؛ تشو، لي-فانغ؛ نيوتن، مايكل أ.؛ لي، يوان؛ طومسون، جيمس؛ ستيوارت، رون؛ كيندزيورسكي، كريستينا (1 يناير 2016). "نهج إحصائي لتحديد التوزيعات التفاضلية في تجارب تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . علم الأحياء الجينومي . 17 (1): 222. doi : 10.1186/s13059-016-1077-y . ISSN 1474-760X . PMC 5080738. PMID 27782827 .   
  63. هاغفردي، لاله؛ بوتنر، مارين؛ وولف، ف. ألكسندر؛ بوتنر، فلوريان؛ ثيس، فابيان ج. (1 أكتوبر 2016). "إعادة بناء تفرع السلالة باستخدام زمن الانتشار الزائف" ( ملف PDF) . مجلة Nature Methods . 13 ( 10): 845-848 . doi : 10.1038/nmeth.3971 . ISSN 1548-7091 . PMID 27571553. S2CID 3594049 .   
  64. ↑ سايلنز، ووتر؛ كانودت، روبرخت؛ تودوروف، هيلينا؛ سايس، إيفان (2019). "مقارنة بين طرق استدلال مسار الخلية المفردة" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 37 (5): 547-554 . bioRxiv 10.1101/276907 . doi : 10.1038/s41587-019-0071-9 . PMID 30936559 .  
  65. ↑ ترابنيل، كول؛ كاتشياريلي، دافيد؛ غريمسبي، جونا؛ بوخاريل، برابتي؛ لي، شوكيانغ؛ مورس، مايكل؛ لينون، نيال جيه؛ ليفاك، كينيث جيه؛ ميكلسن، تارجي إس؛ رين، جون إل. (23 مارس 2017). " الترتيب شبه الزمني للخلايا الفردية يكشف عن ديناميكيات ومنظمات قرارات مصير الخلية" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 32 (4): 381-386 . doi : 10.1038/nbt.2859 . ISSN 1087-0156 . PMC 4122333. PMID 24658644 .   
  66. 1 2 باندي، كوشاغرا؛ ظفر، حميم (2022). "استنتاج تحولات حالة الخلية ومرونة مصير الخلية من خلية واحدة باستخدام MARGARET" . أبحاث الأحماض النووية . 50 (15): e86. doi : 10.1093/nar/gkac412 . ISSN 0305-1048 . PMC 9410915. PMID 35639499 .   
  67. ↑ وي، ج.؛ هو، ش.؛ زو، ش.؛ تيان، ت. (1 ديسمبر 2016). "استنتاج شبكة التنظيم الجيني للخلايا الجذعية باستخدام بيانات التعبير الجيني للخلايا المفردة". المؤتمر الدولي لهندسة المعلوماتية الحيوية والطب الحيوي (BIBM) لعام 2016. الصفحات 217-222 . doi : 10.1109/BIBM.2016.7822521 . ISBN  978-1-5090-1611-2. S2CID 27737735 . 
  68. ^ موينارد ، فيكتوريا. ماكولاي، إيان سي؛ سويرز، جيما؛ بوتنر، فلوريان. شوتي، جوديث؛ كاليرو نيتو، فرناندو ج.؛ كينستون، سارة؛ جوشي، أناغا؛ هانا، ريبيكا؛ ثيس، فابيان J.؛ جاكوبسن، ستين إيريك. دي بروين، ماريلا F .؛ غوتجنز ، برتولد (1 أبريل 2013). "توصيف الشبكات النسخية في الخلايا الجذعية والخلايا السلفية باستخدام تحليل التعبير الجيني لخلية واحدة عالي الإنتاجية" . بيولوجيا الخلية الطبيعية . 15 (4): 363-372 . دوى : 10.1038 / ncb2709 . ردمك 1465-7392 . بمك 3796878 . بميد 23524953 .   
  69. ↑ هيكس، ستيفاني سي ؛ تاونز، ويليام إف؛ تينغ، مينغشيانغ؛ إيريزاري، رافائيل إيه (6 نوفمبر 2017). " البيانات المفقودة والتباين التقني في تجارب تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية" . الإحصاء الحيوي . 19 (4): 562-578 . doi : 10.1093/biostatistics/kxx053 . PMC 6215955. PMID 29121214 .  
  70. ↑ هاغفردي، لاله؛ لون، آرون تي إل؛ مورغان، مايكل دي؛ ماريوني، جون سي (2 أبريل 2018). "تصحيح تأثيرات الدُفعات في بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية عن طريق مطابقة أقرب الجيران المتبادلين" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 36 (5): 421-427 . Bibcode : 2018NatBi..36..421H . doi : 10.1038/nbt.4091 . PMC 6152897. PMID 29608177 .  
  71. ↑ بتلر، أندرو؛ هوفمان، بول؛ سميبرت، بيتر؛ باباليكسي، إفثيميا؛ ساتيجا، راهول (2 أبريل 2018). " دمج بيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة عبر ظروف وتقنيات وأنواع مختلفة" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 36 (5): 421-427 . doi : 10.1038/nbt.4096 . PMC 6700744. PMID 29608179 .  
  72. ↑ ستيوارت، تيم؛ بتلر، أندرو؛ هوفمان، بول؛ هافيميستر، كريستوف؛ باباليكسيا، إفثيميا؛ ماوك، ويليام إم الثالث؛ هاو، يوهان؛ مارلون، ستوكيوس؛ سميبرت، بيتر؛ ساتيجا، راهول (6 يونيو 2019). "التكامل الشامل لبيانات الخلية المفردة" . مجلة Cell . 177 (7): 1888-1902 . doi : 10.1016/j.cell.2019.05.031 . PMC 6687398. PMID 31178118 .  
  73. ↑ شري، أجيتا؛ بافان، موسالي كريشنا؛ ظفر، حميم (27 نوفمبر 2023). "scDREAMER لدمج مجموعات بيانات الخلايا المفردة على مستوى الأطلس باستخدام نموذج توليدي عميق مقترن بمصنف تنافسي" . Nature Communications . 14 (1): 7781. Bibcode : 2023NatCo..14.7781S . doi : 10.1038/s41467-023-43590-8 . PMC 10682386. PMID 38012145 .  
  74. ^ سيزارو، جوليا. ناجاي، جيمس شينيتي؛ جنواتو، نيكولو؛ شيودي، أليس. توساردي، جايا؛ كلوكر، فانيسا؛ موسومارا، كارميلو فيتوريو؛ موسكا، إيتوري؛ كوستا ، إيفان جي ؛ دي كاميلو، باربرا؛ كالورا، إنريكا؛ باروزو ، جياكومو (2025/05/01). "التقدم والتحديات في استدلال الاتصالات الخلوية: مراجعة شاملة للأدوات والموارد والاتجاهات المستقبلية" . إحاطات في المعلوماتية الحيوية . 26 (3) باف280. دوى : 10.1093/بيب/باف280 . ردمك 1467-5463 . بمك 12204611 . بميد 40536815 .   
  75. ↑ إفريموفا، ميرجانا؛ فينتو-تورمو، ميكيل؛ تيشمان، سارة أ.؛ فينتو-تورمو، روزر (أبريل 2020). "CellPhoneDB: استنتاج التواصل بين الخلايا من التعبير المشترك لمجمعات الربيطة-المستقبل متعددة الوحدات الفرعية" . Nature Protocols . 15 (4): 1484–1506 . doi : 10.1038/s41596-020-0292-x . ISSN 1750-2799 . PMID 32103204 .  
  76. ↑ ناغاي، جيمس س؛ ليمكولر، نيلز ب؛ شوب، مايكل ت؛ شنايدر، ريبيكا ك؛ كوستا، إيفان ج (18 نوفمبر 2021). ماتيلير، أنتوني (محرر). "CrossTalkeR: تحليل وتصوير تفاعلات الربيطة-المستقبل" . المعلوماتية الحيوية . 37 (22 ) : 4263-4265 . doi : 10.1093/bioinformatics/btab370 . ISSN 1367-4803 . PMC 9502146. PMID 35032393 .   
  77. ↑ راو، نارين؛ كومار، تانوش؛ كازيمي، دينا؛ هو، شاو تشي؛ خاكبور، عاطفة؛ إيبن، ميرين ماري؛ باي، ريا؛ تشياو، ليانغ؛ ميشرا، أرشيتا؛ جينو، فلورنت؛ تشان، جيري كوك ين؛ جورج، جاكوب؛ شارما، أنكور؛ ظفر، حميم (5 مايو 2026). "رسم خرائط النشاط المكاني للرابطة-الهدف باستخدام رينوار" . نيتشر كوميونيكيشنز : 3983. doi : 10.1038/s41467-026-72388-7 . PMID 42086556 . 
  78. ↑ دان، إيما؛ هندرسون، نيل سي؛ تيشمان، سارة أ؛ مورغان، مايكل د؛ ماريوني، جون سي (فبراير 2022). "اختبار الوفرة التفاضلية على بيانات الخلية المفردة باستخدام رسوم بيانية لأقرب جار k" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 40 (2): 245-253 . doi : 10.1038/s41587-021-01033-z . ISSN 1546-1696 . PMC 7617075. PMID 34594043 .   
  79. ↑ جودكي، مهدي؛ شايجان، مينا؛ بارا، فيكتور؛ بولو ، رومان د ؛ كوبي، كريستوف. هولشر ، ديفيد إل . تشنغ، مينغبو؛ ناجاي ، جيمس س. جوديرتييه، مايكل؛ بوثلجة، نسيم؛ تيزار، فلاديمير؛ بارات، جوناثان. روبرتس، إيان SD. كوبو، روزانا؛ كرامان ، رافائيل (2023-12-19). "الكشف عن المسافات على مستوى المريض من بيانات جينوم الخلية المفردة وعلم الأمراض باستخدام النقل الأمثل (PILOT)" . بيولوجيا النظم الجزيئية . 20 (2): 57-74 . دوى : 10.1038 / s44320-023-00003-8 . ردمك 1744-4292 . بمك 10883279 . PMID 38177382 .   
  80. ^ وانغ ، زيكسوان. زان، كيبينج؛ يانغ، شو؛ مو، شيتشو؛ تشن جيونج. جاراي، سوميتا؛ أورزيتشوفسكي، باتريك؛ فاجينار، جوست. شين لي (2024/11/22). "QOT: النقل الأمثل الكمي لمصفوفة المسافة على مستوى العينة في omics أحادية الخلية" . إحاطات في المعلوماتية الحيوية . 26 (1) bbae713. دوى : 10.1093/بيب/bbae713 . ردمك 1467-5463 . بمك 11962597 . بميد 39808114 .   
  81. ↑ وولف، ف. ألكسندر؛ أنغيرر، فيليب؛ ثيس، فابيان ج. (2018-02-06). "SCANPY: تحليل بيانات التعبير الجيني للخلايا المفردة على نطاق واسع" . علم الأحياء الجينومي . 19 (1): 15. doi : 10.1186/s13059-017-1382-0 . ISSN 1474-760X . PMC 5802054. PMID 29409532 .   
  82. ↑ بتلر، أندرو؛ هوفمان، بول؛ سميبرت، بيتر؛ باباليكسي، إفثيميا؛ ساتيجا، راهول (مايو 2018). " دمج بيانات النسخ الجيني للخلايا المفردة عبر ظروف وتقنيات وأنواع مختلفة" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 36 (5): 411-420 . doi : 10.1038/nbt.4096 . ISSN 1546-1696 . PMC 6700744. PMID 29608179 .