应用分享 8—《Cell Metabolism》脂肪也能减肥？一文了解鲜为人知的脂肪重塑轨迹

就在近日，2018 年 8 月发表在 Cell Metabolism（IF = 20.656）杂志上的一篇文章仅仅通过流式细胞分选，磁珠分选和 10X Genomics Chromium™ 单细胞测序的技术手段就完成了对小鼠脂肪细胞形成机制解析，探究血管基质细胞的异质性和脂肪干细胞的分化轨迹。

▲研究背景

哺乳动物体内的脂肪主要分为白色脂肪和棕色脂肪两种。白色脂肪的主要作用是将体内多余能量以脂肪的形式储存起来，是导致肥胖的「元凶」；而棕色脂肪则能将脂肪转化为热量，可以促进白色脂肪消耗实现「脂肪减肥」。

研究表明，ADRB3 的持续激活可以诱导各种白色组织中棕色脂肪细胞的产生。本文通过 CL 316,243（一种 ADRB3 的激动剂）激活 ADRB3 为棕色脂肪形成提供了模型。然后结合细胞分选和 10X 单细胞测序手段，不仅鉴定了不同细胞亚群和状态，而且可以推测细胞分化的轨迹。

▲技术路线

▲研究结果

1. 脂肪祖细胞异质性研究

流式分选脂肪祖细胞（PDGFRA+ CD44），CL 处理组的 PDGFRA+ CD44+比例显著上升，说明 CL 处理能够富集了脂肪祖细胞。单细胞基因转录组分析，高表达基因被富集到多个功能条目，表明流式分选的脂肪祖细胞存在异质性。

2. 脂肪干细胞向脂肪细胞的分化轨迹研究：

通过脂肪形成过程中的一系列 marker 基因，描绘脂肪的形成过程。如下图 B 所示，可以看到早期干细胞 marker 基因 pdgfra 在 ASC1 中表达，细胞分化的 marker 基因 Plin1 和脂蛋白形成相关基因 Adig 在 Pro.ASC 和 Diff.ASC 两个亚群中高表达。这些基因在不同脂肪干细胞中的差异表达，反映了脂肪干细胞分化为脂肪细胞的轨迹。

3. 巨噬细胞的调控作用研究

为了探究免疫细胞在 eWAT 脂肪重塑中的作用，作者对免疫细胞（Lin+细胞）进行单细胞测序。结果发现 CL 处理显著富集了巨噬细胞。如下图 C 中，作者将巨噬细胞亚群进一步聚类分析。其中绿色部分的巨噬细胞高表达骨桥蛋白、蛋白水解、胞外基质重塑等基因，表明该巨噬细胞亚群可能在清除白色脂肪细胞和招募脂肪干细胞中发挥重要作用。

4. eWAT 和 iWAT 中脂肪干细胞的表达差异性研究

对 control 组 eWAT 和 iWAT 中的脂肪干细胞进行聚类分析发现，两个部位的 ASC 表达各有不同。eWAT 主要表达 ASC1，iWAT 主要表达 ADC2。ASC1 和 ASC2 中的大部分基因表达量相似，但脂肪形成转录因子 Cebpa 和 Pparg 在 ASC1 中的表达量较高，而在 ASC2 中几乎不表达，表明 ASC2 可能不能分化成脂肪细胞。

▲讨论

1. 本文通过 10X Genomics 单细胞测序技术分析描述了来源不同组织的白色脂肪和棕色脂肪的分化轨迹，鉴定了免疫细胞亚群的调节功能，并进一步阐述了不同组织中脂肪肝细胞表达谱差异。 流式分选技术作为单细胞获得的强大工具，与单细胞测序技术结合研究干细胞分化发育最佳组合 。

2. 本文通过流式分选方式获得 33，663 个活性良好，形态完整的脂肪祖细胞；分选后 RIN（RNA 完整性）测试结果〉7，获得优质测序样品；

3. SONY SH800S 智能全自动流式细胞分选仪在分选过程中能够很好的保护细胞，为后续测序分析打下坚实基础。

参考文献：

Burl, Rayanne B., et al.「Deconstructing Adipogenesis Induced by β3-Adrenergic Receptor Activation with Single-Cell Expression Profiling.」Cell Metabolism(2018).

图片来源：索尼生物

编辑： z翟某某    来源：丁香园