體細(xì)胞重編程是研究細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的重要模型，然而受到重編程效率以及細(xì)胞異質(zhì)性強(qiáng)等問題的干擾，精確的重編程細(xì)胞命運(yùn)變化路徑及調(diào)控機(jī)制尚鮮有報(bào)道。2019年2月14日，中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院陳捷凱研究組和裴端卿研究組合作在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Molecular Cell在線發(fā)表題為Resolving Cell Fate Decisions during Somatic Cell Reprogramming by Single-Cell RNA-seq的研究論文。該項(xiàng)研究結(jié)合高效體細(xì)胞重編程和單細(xì)胞RNA-seq技術(shù)，揭示了小鼠體細(xì)胞重編程過程中細(xì)胞命運(yùn)的動(dòng)態(tài)變化過程。 

　　如何解讀單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，并從中獲得真實(shí)有效的信息是本項(xiàng)研究的難點(diǎn)之一。研究人員針對(duì)性地開發(fā)了Single-cell Orientation Tracing (SOT)新算法，通過深入分析OCT4/SOX2/KLF4（OSK）重編程單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并通過功能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了由重編程之一的轉(zhuǎn)錄因子KLF4產(chǎn)生的非重編程分支，以及由細(xì)胞因子IFN-γ 帶來的多能性建立障礙。對(duì)比OSK重編程系統(tǒng)，研究人員還對(duì)化合物誘導(dǎo)體細(xì)胞重編程體系進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)利用SOT算法同樣能夠?qū)⒒旌显谝黄鸬牟煌瑫r(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞樣品，清晰的繪制出重編程路線以及非重編程分支。這些研究表明，盡管體細(xì)胞在不同的重編程方法下，經(jīng)歷的分子路徑以及產(chǎn)生的非重編程分支不同，但都遵循細(xì)胞命運(yùn)變化過程中的分支現(xiàn)象?；诖?，研究人員提出了廣泛適用于細(xì)胞命運(yùn)決定的分支模型（bifurcation model），并且提供了利用單細(xì)胞測(cè)序分析復(fù)雜命運(yùn)變化的研究中“發(fā)現(xiàn)分支——預(yù)測(cè)原因——功能驗(yàn)證”的研究范式。

　　隨著單細(xì)胞技術(shù)日新月異的發(fā)展和應(yīng)用，準(zhǔn)確有效地解讀數(shù)據(jù)提供的信息尤為重要。本項(xiàng)研究提供了利用單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)研究細(xì)胞命運(yùn)動(dòng)態(tài)變化的新方法，通過發(fā)現(xiàn)細(xì)胞命運(yùn)分支的產(chǎn)生，找到影響分支產(chǎn)生的原因，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)生理或病理?xiàng)l件下細(xì)胞命運(yùn)變化理解，實(shí)現(xiàn)控制細(xì)胞命運(yùn)變化的目標(biāo)。 

　　該研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、廣東省、廣州市等項(xiàng)目的資助。