IF50.5｜鼠狐猴单细胞图谱揭示灵长类细胞演化

27器官、75万细胞类型，鼠狐猴为人类疾病建模提供新参照。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

小鼠等经典模式生物在遗传操作和表型筛选中贡献巨大，但许多灵长类特有的生物学过程、疾病机制和行为特征无法在小鼠中真实再现。鼠狐猴（Microcebus murinus）体型小、繁殖快、数量多，且已有参考基因组，正逐渐成为灵长类研究的新兴模式物种。然而，此前对其细胞和分子层面的了解几乎空白，缺乏系统的细胞类型图谱和基因表达参考，限制了它在生物医学和进化研究中的应用。单细胞转录组测序技术的成熟为快速构建非经典模式生物的细胞图谱提供了可能，此前已在人类和小鼠中成功应用。

科学问题

卡在哪里： 鼠狐猴作为潜在模式生物，其细胞类型组成、基因表达谱及与人类和小鼠的对应关系均不明确，缺乏可用于跨物种比较和功能研究的分子基础。

本文要回答： 构建鼠狐猴多器官单细胞转录组图谱，系统定义细胞类型，并比较其与人类、小鼠和猕猴的基因表达演化差异。

技术路线

作者主要用了：scRNA-seq、流式分选、细胞聚类与注释、跨物种整合、轨迹分析。

研究团队对四只临床和病理特征明确的鼠狐猴进行安乐死，迅速采集27个器官并制备单细胞悬液，分别采用10x Chromium和Smart-seq2两种平台进行单细胞RNA测序。随后，利用Seurat等工具对每个器官的细胞进行聚类和注释，基于人类和小鼠的经典标记基因确定细胞类型。进一步通过FIRM算法整合不同个体和不同器官的数据，构建统一的细胞图谱。最后，将鼠狐猴数据与已发表的人类、小鼠和猕猴单细胞数据整合，比较直系同源细胞类型的转录组相似性，并分析基因表达模式的跨物种保守性和差异性。

图 1　Fig. 1。图1展示了研究设计和样本概况。a显示四只鼠狐猴的年龄、性别及采集的元数据和组织用途；b为肺和小肠的H&E染色切片，显示组织学结构；c汇总了各组织的生物学重复数和分子细胞类型数。整体呈现了从动物到单细胞数据的完整流程，强调多器官、多平台和临床病理信息的整合。

核心亮点

亮点 1｜768个分子细胞类型

图谱共鉴定出768个分子细胞类型，涵盖27个器官，包括几乎所有经典的人类和小鼠细胞类型的对应物，以及干细胞、祖细胞和分化中的细胞。每个器官平均有28个细胞类型，每个类型平均有294个细胞。细胞类型注释基于人类和小鼠的直系同源标记基因，并通过专家手动校正。此外，还发现了数十个此前未知或表征不足的细胞类型，例如两种肝细胞亚型（CPN2hi和CPN2low）、FABP5+RBP7+毛细血管细胞和未知的肾间质细胞（ST6GAL2+），其中一些可能在灵长类中保守或特有。

图 2　Fig. 2。图2聚焦肾脏的分子梯度。a为71个肾脏分子类型的树状图；b展示肾上皮细胞的UMAP，沿肾单位空间连续体排列，从近曲小管到集合管主细胞，致密斑细胞位于髓袢升支粗段附近，尿路上皮细胞靠近集合管主细胞。该图直观呈现了细胞类型沿解剖结构的连续分化。

亮点 2｜肾脏空间分子梯度

肾脏上皮细胞形成沿肾单位空间排列的连续分子梯度，从近端小管到集合管主细胞，与已知的解剖结构一致。此外，内皮细胞也呈现从动脉到静脉的连续梯度，中间为毛细血管标记，对应于直小血管网络。这些梯度揭示了区域特异性的激素信号和功能特化。通过轨迹分析，研究团队重建了肾单位空间发育的分子程序，为理解肾脏生理和疾病提供了高分辨率参考。

图 3　Fig. 3。图3展示新发现的细胞类型。a为细胞类型树状图，星号表示仅在一个个体中发现的类型；b、e为UMAP，c、d、f为基因表达点图。具体包括两种肝细胞亚型（CPN2hi和CPN2low）、FABP5+RBP7+毛细血管细胞和未知的肾间质细胞（ST6GAL2+），后者可能是系膜细胞。这些类型在人类和小鼠中未被明确描述。

亮点 3｜跨区室分子趋同

全局比较发现，精原细胞与免疫祖细胞在转录组上意外相似，共享细胞周期基因（如CCNB1、VRK1）和干细胞调控基因（如TESMIN、RSPH14），提示它们在干细胞维持机制上存在保守性。此外，外周施万细胞与基质细胞聚类，而非与中枢胶质细胞，共享细胞外基质相关基因（如COL3A1、LAMC1），表明外周胶质细胞可能参与基质重塑。这些跨区室相似性在人类和小鼠数据中也得到验证，提示其进化保守性。

图 4　Fig. 4。图4为全局细胞类型UMAP。a中每个点代表一个分子细胞类型，颜色表示组织区室，虚线轮廓表示生物学相关类型。箭头指示跨区室分子趋同现象，如精原细胞与免疫祖细胞相似，以及施万细胞与基质细胞聚类。b-d为差异表达基因热图，e、f为局部放大，展示上皮细胞的组织特异性聚类。

亮点 4｜细胞类型演化速率差异

对63个直系同源细胞类型的比较显示，人类与鼠狐猴的转录组相似性普遍高于人类与小鼠，但不同细胞类型的差异程度不同。例如，精子发生后期阶段跨物种差异增大，而中性粒细胞成熟过程中相似性增加。部分肺内皮和基质细胞类型中，鼠狐猴比猕猴更接近人类，提示猕猴谱系存在独特的表达适应。这些结果表明细胞类型的表达程序以不同速率演化，有时甚至违反系统发育预期。

图 5　Fig. 5。图5展示跨物种比较结果。a为63个细胞类型的鼠狐猴相对于小鼠的优势（Δrc），正值表示鼠狐猴更接近人类；b、c为精子发生的物种整合UMAP和轨迹，显示后期阶段差异增大；d、e为中性粒细胞轨迹，显示成熟过程中相似性增加；f-i为基因表达模式保守性分析，突出灵长类保守基因。

亮点 5｜灵长类特异基因表达

每个细胞类型有数十到数百个基因呈现灵长类选择性表达模式（P<1×10⁻⁵且>5倍富集或缺失），其中26%与人类疾病相关。全基因表达模式分析显示，仅11%的基因在人类、鼠狐猴和小鼠间高度保守（rg>0.8），这些基因富集于细胞类型特异性和结构功能。大多数基因（89%）表达模式分化，且表达保守性与编码序列保守性无相关性，提示表达调控和蛋白编码序列受到不同的演化压力。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： scRNA-seq、流式分选、细胞聚类与注释、跨物种整合、轨迹分析
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 从事单细胞组学、进化发育生物学或灵长类疾病模型研究的科研人员。

带走一句

单细胞图谱可作为新模型物种的分子基础，跨物种整合分析能揭示细胞类型特异的演化速率和灵长类创新基因。