通过细胞-细胞序列系统化单细胞二联中涌现转录状态的映射 摘要

摘要

细胞间相互作用驱动基因表达的快速且异质变化，但大多数转录组方法要么使细胞解离，失去配体身份和相互作用时机，要么通过配体-受体共表达间接推断出交流。本文介绍了Cell-Cell-seq，一种可扩展的工作流程，用于以单细胞转录组分辨率分析定义的细胞对（“双细胞"）。细胞-细胞测序使用含腔水凝胶微粒（纳米小瓶）限制两个细胞，同步接触起始，保护易碎的结合体在搬运和分选过程中，并直接与基于液滴的RNA测序接口。利用抗原匹配的前列腺肿瘤细胞和工程化T细胞作为模型系统，Cell-Cell-seq捕获了数千个肿瘤-T细胞对抗，揭示了相互作用间广泛的功能和转录异质性。双胞胎揭示了在标准孔板共培养中被掩盖的瞬态激活程序，这与大宗检测中的异步接触相符。为了区分交互诱导程序与复合的双子转录组，我们开发了一个伪混合框架，在计算机模拟中生成伪双子，构建“无交互"下的经验无效分布，从而实现统计上稳健地识别新兴基因并由伴侣解析反应归因。双细胞解析进一步揭示了协调的跨细胞程序，包括与双向旁分泌信号一致的趋化因子表达，以及肿瘤免疫调节程序与T细胞激活之间的反向耦合。最后，我们引入ccRepair以纠正混合转录组中的组成稀释，提升解释性，同时保持真正的交叉细胞协调。Cell-Cell-seq共同提供了一个可推广的平台，用于解剖免疫突触生物学，并绘制跨异质细胞群体的相互作用依赖程序，应用于肿瘤-免疫通讯的分析和功能性免疫疗法筛查。