样本收集与多模态测序
构建人类骨骼肌衰老的转录组和表观遗传图谱
从31名个体获取骨骼肌活检，进行snRNA-seq、scRNA-seq和snATAC-seq测序，并分析细胞组成和异质性。
关于丁香通
公司信息
个人用户
企业机构
无忧采购 轻松科研
- 移动端
人类骨骼肌衰老的多模态细胞图谱
Multimodal cell atlas of the ageing human skeletal muscle
实验完整度
高多模态单细胞测序（snRNA-seq, scRNA-seq, snATAC-seq）、组织学/免疫荧光验证、功能评分、GWAS关联分析和细胞间通讯分析，多个独立证据层级。
主要模型
人类骨骼肌活检样本（成人12例、老年人19例） 小鼠肌肉损伤模型（cardiotoxin injury）
重点核对
样本来源：31名西班牙和中国个体，年龄15-99岁，分为成人组（n=12）和老年组（n=19） 测序技术：snRNA-seq、scRNA-seq、snATAC-seq，共387,444个细胞/核 年龄分组标准：成人≤46岁，老年74-82岁，非常老≥84岁 肌肉功能评估：Barthel指数和Charlson指数
摘要
肌肉萎缩和功能衰退（肌少症）是虚弱的常见表现，也是老年人发病和死亡的关键因素。破译肌少症背后的分子机制对理解人类衰老具有重要意义。然而，由于表征骨骼肌生态位异质性（其中肌纤维最为丰富）以及获取特征明确的人类样本的困难，相关进展一直缓慢。在此，我们生成了人类肢体骨骼肌的单细胞/单核转录组和染色质可及性图谱，涵盖来自年龄15至99岁、具有不同健康水平和虚弱程度的个体的超过387,000个细胞/核。我们描述了衰老过程中细胞群体的变化，包括老年人中新群体的出现，以及与这些变化相关的细胞特异性和多细胞网络特征（在转录组和表观遗传水平上）。基于与遗传数据的交叉比较，我们还鉴定了标记肌少症易感性的染色质结构关键元件。我们的研究为在晚年识别骨骼肌中适合医学、药理学和生活方式干预的靶点提供了基础。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 人类骨骼肌在衰老过程中发生哪些细胞和分子变化，以及这些变化如何导致肌少症？
- 核心机制
- 衰老导致肌纤维和单核细胞组成改变，包括II型肌纤维核减少、新肌核群体出现、肌肉干细胞提前启动、促炎和促纤维化信号增强，以及细胞间通讯网络异常。
- 主要证据
- 多模态单细胞测序揭示了细胞组成和基因表达的变化；免疫荧光和组织化学验证了肌纤维类型转换、肌肉干细胞启动和纤维化；GWAS关联分析揭示了遗传易感性。
- 研究意义
- 为理解肌少症和虚弱提供细胞和分子基础，并为晚年医学、药理学和生活方式干预提供靶点。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
肌核亚群分析
鉴定衰老相关的肌核类型变化
基于marker基因对肌核进行分类和亚聚类，发现新的肌核亚群，如TNNT2+、DCLK1+等，并通过免疫荧光验证。
肌纤维衰老轨迹分析
追踪衰老过程中肌纤维的转录变化轨迹
使用Monocle3进行假时间分析，鉴定基因表达变化模块和基因调控网络。
肌肉干细胞状态分析
评估衰老对肌肉干细胞功能的影响
鉴定MuSC亚群（qMuSCs, epMuSCs, lpMuSCs, dMuSCs），分析其比例和基因表达变化，并通过免疫荧光验证。
单核细胞亚群分析
表征血管、免疫和基质细胞在衰老中的变化
对血管细胞、免疫细胞和基质细胞进行亚聚类，分析比例和基因表达变化，并验证炎症和纤维化相关通路。
细胞间通讯分析
揭示衰老引起的细胞间信号网络变化
使用CellChat分析配体-受体相互作用，鉴定炎症、ECM和生长因子信号通路的改变。
GWAS关联分析
将遗传变异与细胞类型和肌少症易感性联系起来
使用LDSC和deltaSVM等方法，分析肌少症相关遗传变异在特定细胞类型中的富集和调控效应。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 单细胞/单核测序文库制备 | DNBelab C系列单细胞文库制备试剂盒 | MGI | 1000021082 |
| 单核ATAC测序文库制备 | DNBelab C系列单细胞ATAC文库制备试剂盒 | MGI | 1000021878 |
| 测序 | BGISEQ-2000测序仪 | MGI | -- |
| 单细胞悬液制备 | DMEM培养基 | Corning | 10-017-CVR |
| Liberase消化酶 | Roche | 5401119001 | |
| 氯化钙 | Thermo Fisher Scientific | J63122AE | |
| 氯化镁 | Thermo Fisher Scientific | R0971 | |
| 牛血清白蛋白 | Genview | FA016 | |
| 胰蛋白酶-EDTA | Thermo Fisher Scientific | 25300120 | |
| 胎牛血清 | Cellcook | CM1002L | |
| 单核提取 | 杜恩斯匀浆器 | Sigma-Aldrich | D8938 |
| 蔗糖 | Sigma-Aldrich | S8501 | |
| RNasin核糖核酸酶抑制剂 | Promega | N2115 | |
| cOmplete蛋白酶抑制剂混合物 | Roche | 11697498001 | |
| Igepal去垢剂 | Sigma-Aldrich | CA630 | |
| EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575020 | |
| Tris-HCl | Invitrogen | AM9856 | |
| 二硫苏糖醇 | Invitrogen | 707265ML | |
| scRNA-seq文库定量 | Qubit ssDNA检测试剂盒 | Thermo Fisher Scientific | Q10212 |
| 组织学染色 | 伊红 | Sigma-Aldrich | 45235 |
| SA-β-gal染色试剂 | AppliChem | A1007,0001 | |
| SDH染色 | 琥珀酸钠 | Sigma-Aldrich | S2378 |
| 硝基蓝四氮唑 | Sigma-Aldrich | N6876 | |
| 纤维化染色 | 天狼星红 | Sigma-Aldrich | 365548 |
| 免疫荧光 | Triton X-100 | Sigma-Aldrich | 11332481001 |
| 牛血清白蛋白 | Sigma-Aldrich | A7906-100G | |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific | 62248 | |
| 麦胚凝集素 | Thermo Fisher Scientific | W11261 | |
| Mowiol封片剂 | Sigma-Aldrich | 81381 | |
| Fluoromount-G封片剂 | SoutherBiotech | 0100-01 | |
| 免疫荧光-一抗 | PAX7抗体 | DSHB | PAX7 |
| PDGFRa抗体 | eBioscience | 17-1401-81 | |
| Perilipin-1抗体 | Cell Signalling | 9349 | |
| Filamin C抗体 | MyBiosource | MBS2026155 | |
| TNNT2抗体 | Bioss | BS-10648R | |
| CD11b抗体 | eBioscience | 14-0112-85 | |
| CD3抗体 | Invitrogen | 14-0038-82 | |
| CD19抗体 | eBioscience | 14-0199-82 | |
| NCAM1抗体 | Cell Sciences | MON9006-1 | |
| MYH7抗体 | DSHB | A4.840 | |
| MyHC IIA/IIX抗体 | DSHB | SC-71 | |
| Laminin-647抗体 | Novus Biologicals | NB300-144AF647 | |
| FOS抗体 | Cell Signalling | 2250S | |
| ACVR2A抗体 | R&D | AF340 | |
| ITGA7抗体 | BioCell Scientific | 10007 | |
| Dystrophin抗体 | Sigma-Aldrich | D8168 | |
| 免疫荧光-二抗 | 山羊抗小鼠IgM (DyLight 550) | Invitrogen | SA5-10151 |
| 山羊抗小鼠IgG1 (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | A21121 | |
| 山羊抗小鼠IgG (Alexa Fluor 488) | Invitrogen | A11001 | |
| 山羊抗小鼠IgG (Alexa Fluor 568) | Invitrogen | A11004 | |
| 山羊抗兔IgG (Alexa Fluor Plus 488) | Invitrogen | A32731TR | |
| 山羊抗兔IgG (Alexa Fluor Plus 647) | Invitrogen | A32733TR | |
| 驴抗山羊IgG (Alexa Fluor Plus 647) | Invitrogen | A32849TR | |
| 山羊抗大鼠IgG (Alexa Fluor 568) | Invitrogen | A11077 | |
| 图像采集 | Leica DMR6000B显微镜 | Leica | -- |
| Hamamatsu ORCA-ER相机 | Hamamatsu | -- | |
| Nikon Ti2荧光显微镜 | Nikon | -- | |
| Zeiss 980 Airyscan2共聚焦显微镜 | Zeiss | -- | |
| 动物实验 | 心脏毒素 | Latoxan | L8102 |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 样本收集 | 样本来源（西班牙和中国）、年龄范围（15-99岁）、性别比例（17男14女）、分组（成人n=12，老年n=19） 阅读提示：Methods: Muscle biopsy and ethical clearance; Fig. 1a |
| 测序文库构建 | DNBelab C系列试剂盒、MGI测序平台 阅读提示：Methods: Library preparation and sequencing |
| 单细胞/单核制备 | 消化条件（Liberase浓度、时间）、离心条件、洗涤缓冲液 阅读提示：Methods: Single-cell preparation; Single-nucleus extraction |
| 数据质量控制 | UMI>1000、基因数>500、线粒体含量<5%、双细胞去除方法、ambient RNA去除 阅读提示：Methods: sc/snRNA-seq raw data processing |
| snATAC-seq分析 | TSS富集分数≥8、片段数≥1000、双细胞过滤参数 阅读提示：Methods: snATAC-seq data processing |