IPA助力单细胞测序研究

单细胞测序 (scRNA sequencing) 通过研究单个细胞中的基因表达状态，克服Bulk测序带来的细胞间异质性问题，从而更好的探索肿瘤或其它疾病的发病机理、组织和器官的生长发育过程等。单细胞测序产生的海量基因表达谱数据，除了需要采用目前比较经典的t-SNE方法进行降维和聚类，获得对应的细胞亚群 (cluster) 以外，还需要进一步研究每个细胞亚群对应的生物学功能和分化调控机理。Ingenuity Pathway Analysis (IPA) 基于近20年收集的knowledge base可以更加简单、快速、准确地挖掘细胞亚群背后的分子机理和生物学功能，助力单细胞研究。

细胞亚群基因功能富集

IPA canonical pathway analysis可以富集显著激活（橘色）或显著抑制（蓝色）的经典通路，探索细胞亚群对应的生物学功能。2016年Yue J. Wang 等对人类胰腺进行单细胞测序，在一位没有患糖尿病的受试者中发现了一群增值能力显著增强的α-细胞亚群。通过IPA分析发现，该亚群差异表达基因可以显著富集到 Cell cycle regulation, cell cycle checkpoint control 和 sonic hedgehog signaling 等与细胞增殖相关的信号通路。

细胞亚群调控因子分析

进一步基于IPA upstream regulator analysis功能，可以挖掘调控细胞亚群基因差异表达的上游调控因子，解释细胞差异分化的机理。2019年4月一篇基于单细胞测序进行LPS诱导的肺损伤后再生机理研究的文章，作者通过IPA分析发现，TGFβ在三个细胞亚群中作为关键的上游调控因子，通过抑制分化转移功能 (transdifferentiation) 和AEC2增值，从而影响了肺损伤的修复。此外，IPA还可以轻松获取能够调控TGFβ的药物分子，如激活其表达的retinoid分子和抑制其表达的sunitinib分子，从而更好的进行药物开发研究。

单细胞Isoform分析

单细胞测序除了进行基因表达量的分析以外，转录本的可变剪切 (isoform) 也一直是研究的热点，基于Isoform分析可以获得细胞亚群特异性表达的转录本。IPA Isoprofiler通过整合GTEx数据库和背后的knowledge base可以筛选在特定组织中显著表达的转录本或筛选具有特定生物学功能的转录本。

Single Cell Land 数据库

此外，QIAGEN提供的Land Explorer已经整合了GEO数据库中253个人大小鼠相关的单细胞测序项目，561,773个单细胞转录组数据。通过该数据库可以快速验证或查看基因在特定组织、疾病或样本中的表达；快速获取不同比较（如：disease vs normal）的差异表达基因。

如果您希望进一步了解IPA在单细胞以及组学数据功能挖掘中的应用，请点击“阅读原文”联系我们，更有机会获取IPA试用。

1. Wang, Y. J. et al. Single-Cell Transcriptomics of the Human Endocrine Pancreas. Diabetes 65, 3028-3038, doi:10.2337/db16-0405 (2016).
2. Riemondy, K. A. et al. Single cell RNA sequencing identifies TGFbeta as a key regenerative cue following LPS-induced lung injury. JCI insight 5, doi:10.1172/jci.insight.123637 (2019)