中国科学院《2024研究前沿》发布丨单细胞转录组及细胞通讯分析技术和m6A修饰上榜（附完整PDF）

　　2024年11月27日，中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和科睿唯安（Clarivate analytics）举办“2024研究前沿发布暨研讨会”，联合发布《2024研究前沿》报告。

　《2024研究前沿》报告采用文献计量学中的共被引分析方法，基于2018-2023年论文数据（2024年3月下载），以科睿唯安ESI数据库中的13,318个研究前沿为起点，遴选出2024年自然科学和社会科学的11个大学科领域排名最前的110个热点前沿和15个新兴前沿，分析研究前沿的发展趋势，并详细解读其中28个重点研究前沿（包括热点前沿）。

生物科学领域TOP10热点前沿

生物科学领域TOP10热点前沿的施引论文

农业科学、植物学和动物学领域TOP10热点前沿

农业科学、植物学和动物学领域TOP10热点前沿的施引论文

单细胞转录组测序

　　单细胞转录组测序（Single cell RNA sequencing，scRNA-seq），也称为单细胞RNA测序，是在单细胞水平对转录组进行测序的一项新的颠覆性技术，是研究单个细胞内基因表达的强有力的工具，可以解决在早期胚胎发育、干细胞、癌症、免疫等研究领域中存在的样品量极低或细胞异质性的问题，让解析单个细胞的行为、机制及其与机体的关系成为了现实。

　　单细胞转录组测序自问世以来发展势头迅猛，2018年，单细胞测序被《科学》（Science）评为年度十大科学突破技术；2019年，单细胞测序被《自然》（Nature）评为生命科学领域年度技术。随着技术的不断突破及新分析系统的持续推出，单细胞转录组测序应用领域从生物医学领域拓展到植物学领域。

细胞通讯分析技术

　　作为单细胞测序辅助技术的“细胞通讯分析技术”在2023年进入生物科学领域Top 10热点前沿，2024年仍入选热点前沿。

　　没有细胞是孤立存在的，细胞之间的分子相互作用决定了大多数表型。细胞之间相互作用是细胞群体间沟通与协同运作的核心机制，主要通过配体-受体相互作用实现信号传递。这些相互作用在组织的生理调节、疾病发展和细胞发育过程中十分关键，复杂程度不亚于人与人之间的交流。

　　单细胞和空间转录组学（2023年入选生物科学领域Top 10热点前沿）的应用，进一步推动了细胞通讯研究的深入，包括构建高置信度的数据库和开发相应模型工具。单细胞和空间转录组测序不仅考虑了细胞的异质性和空间组织，还纳入了多种配体类型和细胞内信号事件，提供更大、更复杂的数据集进行分析。

scRNA-seq在植物组织发育研究中的应用

　　农业科学、植物学和动物学领域Top10热点前沿之一“单细胞转录组测序在植物组织发育研究中的应用”热点前沿共有28篇核心论文，重点研究将单细胞转录组测序技术用于拟南芥、水稻、玉米、茶、杨树等植物的组织发育研究。其中，被引频次最高的论文有2篇（引用204次）：

● 2019年发表在《分子植物》（Molecular Plant）上，作者来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心（植物生理生态研究所），利用单细胞转录组测序法揭示了拟南芥根细胞的高度异质性，并在单细胞分辨率下识别了根细胞分化过程中中间状态的表达特征。

● 2019年发表在《植物生理学》（Plant Physiology）上，作者来自美国密歇根大学，研究利用单细胞转录组测序解析植物单个细胞之间的分子关系，以单细胞分辨率提供了拟南芥根的第一代基因表达图谱。

　　吉赛生物配备单细胞和空间转录组测序技术平台，拥有专业的生信分析团队，可提供深入的单细胞转录组及空间转录组测序。

吉赛单细胞转录组测序优势：

①更全面更深入生信分析：除了基础分析外，额外赠送高级分析，涵盖较高技术含量的细胞分类与注释、组间差异基因分析、差异基因功能富集分析等项目；还可提供包括细胞通讯分析在内的更个性化、多元化的定制分析。

②完备的细胞捕获平台：吉赛具备10X Genomics、MobiNova（墨卓）、DNBelab C（华大）、BD Rhapsody共4种不同的单细胞转录组测序技术平台，以及针对性平台选择建议，下单无烦恼！

③揭示细胞异质性，高分辨率分析：有利于发现细胞亚群和罕见细胞类型，提供细胞功能和状态的详细信息。

④动态过程研究：适用于研究细胞分化、增殖和肿瘤发生等动态过程中的基因表达变化。

⑤无偏倚的细胞分群：更精准地对细胞进行分群，尤其是在免疫学、肿瘤学和遗传学研究中。

吉赛空间转录组测序优势：

①更全面更深入生信分析：吉赛专业生信团队提供全面多元化的生信分析，且可整合多样本分析。

②完备的多组学研究平台：具备完善的多个空间转录组技术平台，可以与单细胞转录组、蛋白质组、代谢组等其他组学数据结合，提供多维度的生物学见解。

③将具有空间分辨率的转录组分析与形态学背景相结合。

④在多种样本类型中获得高通量基因表达谱。

⑤通过绘制所有基因活动发生的位置，全面了解疾病的复杂性。

⑥通过无偏分析发现新的目标。

⑦无需裂解样品以进行基因表达研究。

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N6-甲基腺苷（m6A）的检测、调控及其功能

　　RNA甲基腺苷修饰是指在甲基转移酶的催化下，RNA的腺嘌呤被选择性地添加甲基基团的化学修饰现象。其中，N6-甲基腺苷（m6A）甲基化是RNA腺苷酸（A）第六位N上发生的甲基化，是RNA最关键的内部修饰之一，是真核生物mRNA中最丰富的表观转录组学修饰。

　　m6A甲基化是一种保守的转录后机制，可丰富和调节真核生物的遗传信息。植物中该修饰的范围和功能一直是研究的热点，特别是在模式植物系统中。参与m6A甲基化的有三种关键蛋白，包括甲基转移酶（writers）、去甲基化酶（erasers）和结合蛋白（readers），这三种蛋白的表征及功能分析是当前植物生物学研究中最引人关注的热点。未来，m6A在植物中的功能分析会蓬勃发展，将有助于通过操纵表观转录组进行作物遗传改良。

　　热点基础理论研究包括：植物中m6A甲基化调节机制的组成和进化，以及m6A修饰的功能，如对抗逆性、果实发育和产量等的作用。

　　热点技术研发研究包括，创新RNA甲基化修饰的检测方法――纳米孔直接RNA测序（Nanopore Direct RNA-seq）法，以及研究利用该方法分析mRNA的加工和m6A修饰的复杂性等。

　　其中，英国DNA测序公司牛津纳米孔科技（Oxford Nanopore Technologies Ltd.）于2018年发表在《自然-方法》（Nature Methods）上的1篇研究性论文被引频次最高，达494次。该文开创了一种纳米孔直接RNA测序法，这是一种高度平行、实时和单分子的方法，无需经过逆转录或PCR扩增步骤，可以直接对RNA分子进行测序，并能够直接检测RNA中的核苷酸类似物，是研究RNA甲基化修饰的重要技术。

　　紧跟时事，狙击热点！吉赛生物具有完备的Oxford Nanopore三代测序平台和分析系统，为广大科研人员提供包括上述纳米孔直接RNA测序在内的多种三代测序技术服务。

　　吉赛Direct RNA测序优势：

①无需PCR，无GC偏好性提供无偏全长且链特异的RNA序列；

②准确检测poly(A)尾长度为分析RNA稳定性和翻译效率等转录后调控研究提供帮助；

③可直接识别RNA碱基修饰信号实现转录和表观信息的一举多得。

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参考文献

1.中国科学院科技战略咨询研究院，中国科学院文献情报中心，科睿唯安.《2024研究前沿》

2.中国科学院科技战略咨询研究院，科睿唯安.《2024研究前沿热度指数》