體細胞重編程是研究細胞命運轉(zhuǎn)變的重要模型，然而受到重編程效率以及細胞異質(zhì)性強等問題的干擾，精確的重編程細胞命運變化路徑及調(diào)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(yī)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(jié)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程中細胞命運的動態(tài)變化過程。 

　　如何解讀單細胞測序數(shù)據(jù)，并從中獲得真實有效的信息是本項研究的難點之一。研究人員針對性地開發(fā)了Single-cell Orientation Tracing (SOT)新算法，通過深入分析OCT4/SOX2/KLF4（OSK）重編程單細胞測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并通過功能實驗驗證了由重編程之一的轉(zhuǎn)錄因子KLF4產(chǎn)生的非重編程分支，以及由細胞因子IFN-γ 帶來的多能性建立障礙。對比OSK重編程系統(tǒng)，研究人員還對化合物誘導(dǎo)體細胞重編程體系進行單細胞測序分析，發(fā)現(xiàn)利用SOT算法同樣能夠?qū)⒒旌显谝黄鸬牟煌瑫r間點的細胞樣品，清晰的繪制出重編程路線以及非重編程分支。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程中的分支現(xiàn)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(fù)雜命運變化的研究中“發(fā)現(xiàn)分支——預(yù)測原因——功能驗證”的研究范式。

　　隨著單細胞技術(shù)日新月異的發(fā)展和應(yīng)用，準確有效地解讀數(shù)據(jù)提供的信息尤為重要。本項研究提供了利用單細胞測序數(shù)據(jù)研究細胞命運動態(tài)變化的新方法，通過發(fā)現(xiàn)細胞命運分支的產(chǎn)生，找到影響分支產(chǎn)生的原因，更好的實現(xiàn)對生理或病理條件下細胞命運變化理解，實現(xiàn)控制細胞命運變化的目標。 

　　該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進會、廣東省、廣州市等項目的資助。