巧用单细胞测序解析生发过程的深层次调控机制（一）
单细胞转录组测序是这两年来非常流行的高通量组学研究工具，然而，是不是所有的研究都适合用该方法？是不是所有的问题都可以通过该方法来解释？这是一个值得探讨的问题。从现有的研究报道来说，单细胞转录组学研究很好地解决了细胞图谱，发育过程等重要的生物学问题。但是在相对比较传统的研究方向，是否也能利用单细胞转录组测序方法来使研究更加深入和出色？
本期小编通过对近期发表在《Cell Stem Cell》上的文献的重点内容解析，来领略下生发机制研究中，单细胞转录组学的巧妙运用，如何为解释内在的生发关键时期的调控通路提供了直接证据。
研究背景
哺乳动物毛发生命周期是由毛囊（HF）经历了由生长期（anagen）,退化期（catagen）和休止期（telogen）为代表的三个重要精细调控阶段。来自毛囊干细胞（HFSCs）的角质细胞接受到如Wnt或者Shh等通路的激活信号后，会在生长期促进细胞增殖；在休止期接受到如BMPs等抑制信号时，会促进细胞静止过程。
JAK-STAT通路调控休止期静止的潜在上游调控信号被认为是一些细胞因子家族的因子。制瘤素（OSM）显示出抑制plucking诱导的生长期，而IL-6可以诱导毛囊从生长期进去退化期。OSM和IL-6属于gp130-dependent家族的一类细胞因子，可诱导LIF，CT-1，CNTF的产生。在本研究中，研究人员发现OSM抑制JAK-STAT通路诱导的毛发生长过程，可能是作为一种内源的抑素维持休止期。通过进一步的单细胞测序和验证，发现OSM是由一类TREM2+的巨噬细胞在休止期早期产生来影响毛发生长周期的过程。
图1 研究主要结果展示
研究主体
为研究OSM在毛发生长过程中的调控作用，本研究先进行了一系列的传统分子生物学实验，得到以下几个结论：
OSM通过OMSR-JAK-STAT信号通路维持毛囊处于休止期；
2. OSMRβ和其共受体gp130在早期和中期休止期时，在HFSCs细胞凸起与胚芽中，共定位激 活pSTAT5；
3. OSMRb信号通路的干扰缩短了第二个休止期周期；
4. 在休止期中期干扰OMSRβ和STAT5表达促进HFSC的增值和生长期起始；
5. 真皮细胞中的OSM来源于休止期组织中的巨噬细胞；
6. 巨噬细胞产生的OSM在体外能抑制HFSC的增殖；
通过以上的实验，该研究已经打通了OSM影响生发过程中的重要调控过程以及OSM的主要来源问题，应该来说是传统生物分子机制实验的标准操作。但是，该研究没有将结论停留于此，运用单细胞转录组测序手段，该研究继续往前走了一大步。
那么运用单细胞转录组测序，研究人员到底做了些什么，发现了什么呢？
7. 真皮中CD4+免疫细胞进行单细胞转录组测序
研究人员对休止期早（P45）中（P50，P63）晚（P80）三个时期的真皮CD45+免疫细胞进行了单细胞转录组测序（10XGenomics平台）。分析显示，P45时期的细胞共分成13个不同的Cluster。利用已有的巨噬细胞markers CD68，F4/80（Adgre1）和Csf1r，P45期巨噬细胞重新细分到其中的5个不同的cluster中：0，1，2，5，11。而OSM主要是在Cluster11中表达丰度较高。
