體細胞重編程是研究細胞命運轉變的重要模型，然而受到重編程效率以及細胞異質(zhì)性強等問(wèn)題的干擾，精確的重編程細胞命運變化路徑及調控機制尚鮮有報道。2019年2月14日，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院陳捷凱研究組和裴端卿研究組合作在國際學(xué)術(shù)期刊Molecular Cell在線(xiàn)發(fā)表題為Resolving Cell Fate Decisions during Somatic Cell Reprogramming by Single-Cell RNA-seq的研究論文。該項研究結合高效體細胞重編程和單細胞RNA-seq技術(shù)，揭示了小鼠體細胞重編程過(guò)程中細胞命運的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。 

　　如何解讀單細胞測序數據，并從中獲得真實(shí)有效的信息是本項研究的難點(diǎn)之一。研究人員針對性地開(kāi)發(fā)了Single-cell Orientation Tracing (SOT)新算法，通過(guò)深入分析OCT4/SOX2/KLF4（OSK）重編程單細胞測序數據，發(fā)現并通過(guò)功能實(shí)驗驗證了由重編程之一的轉錄因子KLF4產(chǎn)生的非重編程分支，以及由細胞因子IFN-γ 帶來(lái)的多能性建立障礙。對比OSK重編程系統，研究人員還對化合物誘導體細胞重編程體系進(jìn)行單細胞測序分析，發(fā)現利用SOT算法同樣能夠將混合在一起的不同時(shí)間點(diǎn)的細胞樣品，清晰的繪制出重編程路線(xiàn)以及非重編程分支。這些研究表明，盡管體細胞在不同的重編程方法下，經(jīng)歷的分子路徑以及產(chǎn)生的非重編程分支不同，但都遵循細胞命運變化過(guò)程中的分支現象?；诖?，研究人員提出了廣泛適用于細胞命運決定的分支模型（bifurcation model），并且提供了利用單細胞測序分析復雜命運變化的研究中“發(fā)現分支——預測原因——功能驗證”的研究范式。

　　隨著(zhù)單細胞技術(shù)日新月異的發(fā)展和應用，準確有效地解讀數據提供的信息尤為重要。本項研究提供了利用單細胞測序數據研究細胞命運動(dòng)態(tài)變化的新方法，通過(guò)發(fā)現細胞命運分支的產(chǎn)生，找到影響分支產(chǎn)生的原因，更好的實(shí)現對生理或病理條件下細胞命運變化理解，實(shí)現控制細胞命運變化的目標。 

　　該研究得到了中國科學(xué)院戰略先導專(zhuān)項、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、廣東省、廣州市等項目的資助。