前言單細(xì)胞技術(shù)（single-cell technologies ）越來(lái)越被生命科學(xué)家廣泛地應(yīng)用在不同物種,、不同器官的研究上,。在2019年之前基于單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，特別是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)得到的數(shù)據(jù),，做細(xì)胞定義（Define Cell Type）還沒(méi)有好的解決方案,。這個(gè)挑戰(zhàn)在2019年得到了初步解決，細(xì)胞定義,，一些數(shù)據(jù)庫(kù)和工具被開(kāi)發(fā)出來(lái),，主要有三種模式：
marker gene和表達(dá)譜相似性大部分是基于分群結(jié)果的,，所以定義出來(lái)是每個(gè)群是哪種細(xì)胞類型，分類器可以對(duì)每個(gè)細(xì)胞來(lái)定義,，靈敏度要高一些,，但是也取決于分類器質(zhì)量。一個(gè)細(xì)胞被定義出來(lái)是B細(xì)胞那么它是血漿 B 細(xì)胞,、記憶 B 細(xì)胞,、調(diào)節(jié)性 B (Breg) 細(xì)胞、濾泡 (FO) B 細(xì)胞,、邊緣區(qū) (MZ) B 細(xì)胞,、B1 細(xì)胞，如此精細(xì)的定義目前恐怕還是要借助其他手段（如,，通過(guò)流式細(xì)胞儀分析 B 細(xì)胞免疫分型）,，除非已經(jīng)有這些細(xì)胞類型的精確的先驗(yàn)知識(shí)，才能用數(shù)學(xué)手段定義,。 細(xì)胞定義是一種監(jiān)督式的知識(shí)習(xí)得過(guò)程,，沒(méi)有足夠的先驗(yàn)知識(shí)，無(wú)法習(xí)得相關(guān)技能,。 可見(jiàn),，細(xì)胞類型的定義依然是一種挑戰(zhàn)。下文來(lái)自O(shè)pinion: How to Define Cell Type(https://www./opinion/opinion-how-to-define-cell-type-30668)對(duì)細(xì)胞定義的一些思考,。精華的部分是原作者的,，蹩腳的地方是小編我的水平不足。 正文單細(xì)胞技術(shù)的進(jìn)步揭示了曾經(jīng)被認(rèn)為屬于同一類別的細(xì)胞之間的巨大差異，這讓我們首先對(duì)如何定義細(xì)胞類型產(chǎn)生了疑問(wèn),。 研究人員現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到,，在一種特定的細(xì)胞類型內(nèi)，其異質(zhì)性（heterogeneity ）比以前認(rèn)識(shí)到的要大得多,，這一點(diǎn)在腦細(xì)胞中表現(xiàn)的更為明顯,。但是，隨著新技術(shù)揭示了細(xì)胞基因組,、表觀基因組和轉(zhuǎn)錄組的差異,，我們現(xiàn)在必須解決如何定義細(xì)胞類型的問(wèn)題。 See : Advancing Techniques Reveal the Brain’s Impressive Diversity（https://www./cover-story/advancing-techniques-reveal-the-brains-impressive-diversity-30197） 以前的細(xì)胞類型識(shí)別方法是基于識(shí)別一小組已知標(biāo)記(known markers)的存在,。另一方面,，目前的高通量單細(xì)胞測(cè)序方法能夠在幾乎沒(méi)有或幾乎沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)的情況下對(duì)細(xì)胞類型進(jìn)行量化分類，從而揭示出許多組織類型中先前未識(shí)別的細(xì)胞表型(phenotypes )變異,。但是,，考慮到細(xì)胞不能完美地聚集成不同的類群（cluster） ，這種異質(zhì)性的哪一部分真正定義了一種新的細(xì)胞類型,，哪一部分可以歸因于細(xì)胞狀態(tài)（cell state）的變化或來(lái)自方法上的人為因素? 在實(shí)踐中,，這些單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)分析了數(shù)千個(gè)細(xì)胞，通常包含40,000多個(gè)遺傳預(yù)測(cè)因子（genetic predictors）,；因此,，不斷地分層（perform stratification after stratification ）識(shí)別新的細(xì)胞類型是一種誘人的做法，其結(jié)果是分組遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出“類型”,，可能會(huì)分出功能上不相干和任意的類別,。為了使研究人員更加嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)該商定一個(gè)框架,，告知將使用什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行細(xì)胞類型識(shí)別,。 形態(tài)與功能（Form versus function）有人可能會(huì)說(shuō)，對(duì)細(xì)胞類型的生物學(xué)定義應(yīng)該基于細(xì)胞的發(fā)育起源和當(dāng)前功能的結(jié)合,。與細(xì)胞類型相反,，細(xì)胞狀態(tài)可以被認(rèn)為是當(dāng)細(xì)胞改變其任何外部變量時(shí)發(fā)生的表型，例如位置,、形態(tài)或細(xì)胞周期的階段,，同時(shí)保持定義其特定細(xì)胞類型的核心特征。例如,，一個(gè)成纖維細(xì)胞在分裂時(shí)仍然是一個(gè)成纖維細(xì)胞,，一個(gè)神經(jīng)元在放電時(shí)仍然是一個(gè)神經(jīng)元，但干細(xì)胞在分化成神經(jīng)元時(shí)不再是一個(gè)干細(xì)胞,。 不幸的是,，功能不容易以高通量的方式進(jìn)行評(píng)估,。然而，由于轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組與細(xì)胞的發(fā)育起源,、類型和狀態(tài)高度相關(guān),，單細(xì)胞測(cè)序方法可以作為間接檢測(cè)細(xì)胞功能的一種方案。為了將測(cè)序結(jié)果與生物學(xué)定義聯(lián)系起來(lái),，我們可以把細(xì)胞類型的分子標(biāo)記看作是一組基因,，它們?cè)谒泄δ芟嗤募?xì)胞中表達(dá)相似，并且在所有狀態(tài)下都是一致的,。相反,，細(xì)胞狀態(tài)標(biāo)記在給定的細(xì)胞類型中是暫時(shí)的，可以在通過(guò)類似細(xì)胞狀態(tài)轉(zhuǎn)換的不同細(xì)胞類型中表達(dá),。 這樣,，單細(xì)胞測(cè)序提供了一個(gè)概念框架，通過(guò)它來(lái)評(píng)估細(xì)胞類型,。事實(shí)上,，關(guān)于如何使用單細(xì)胞測(cè)序來(lái)重現(xiàn)性地定義細(xì)胞類型,，已經(jīng)提出了許多模型,。它們都有一個(gè)基本的概念，即擺脫對(duì)一小組標(biāo)記基因的依賴,，轉(zhuǎn)而在一組細(xì)胞中積累統(tǒng)一基因簽名（accumulated representation of a unified gene signature）的表示形式,。模型不同，細(xì)胞的聚類結(jié)果不同,。
例如,，一些模型建議在完成聚類過(guò)程后,，純粹根據(jù)距離來(lái)對(duì)細(xì)胞分類?；谀骋惶囟ㄑ芯恐谐霈F(xiàn)的分子特征聚類細(xì)胞在任何單個(gè)實(shí)驗(yàn)中都是有用的,，但不能在所有研究中統(tǒng)一結(jié)果。也有一些模型完全廢除了細(xì)胞類型的使用,，取而代之的是促進(jìn)產(chǎn)生一個(gè)所有細(xì)胞都存在的連續(xù)體,。從概念上講，連續(xù)體可能是最接近現(xiàn)實(shí)的,。然而,在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn),，這個(gè)連續(xù)軸在每一個(gè)研究中也是需要定義的呀，如何生成這些軸需要更為復(fù)雜的降維方法,，可能會(huì)導(dǎo)致信息丟失,。 第三個(gè)選擇是細(xì)胞類型的分級(jí)分類學(xué)定義,，這在其他學(xué)科中已被證明是有用的，比如物種鑒別,。這種方法對(duì)于許多早期的細(xì)胞類型識(shí)別論文都很有用,，因?yàn)樗С挚缍鄠€(gè)層對(duì)可以定義細(xì)胞類型。 例如,，在大腦中,，第一層細(xì)胞類型可以區(qū)分神經(jīng)元細(xì)胞和非神經(jīng)元細(xì)胞;第二層為GABAergic神經(jīng)元和glutamatergic神經(jīng)元;第三層是特定的gabar能細(xì)胞類型，比如parvalbumin和生長(zhǎng)抑素神經(jīng)元,。重要的是,，在這樣的層次模型中，可以通過(guò)向樹(shù)中添加另一個(gè)分支輕松地處理細(xì)胞的狀態(tài),。這些子類型可以根據(jù)研究人員的判斷加以區(qū)分,，然后可以累積所得到的定義，從而為細(xì)胞類型識(shí)別創(chuàng)建一個(gè)可重復(fù)的,、包羅一切的框架,。這個(gè)層次模型可以承受基于后續(xù)功能研究和識(shí)別新信息的重組，因?yàn)槲覀円谡麄€(gè)人體中定義細(xì)胞類型,。成人身體細(xì)胞類型列表(https://zh./wiki/%E6%88%90%E4%BA%BA%E8%BA%AB%E4%BD%93%E7%BB%86%E8%83%9E%E7%B1%BB%E5%9E%8B%E5%88%97%E8%A1%A8) 思考模式的轉(zhuǎn)移傳統(tǒng)上,，細(xì)胞是由其所屬的組織及其特殊的功能角色或形態(tài)來(lái)定義的。研究人員將這一分類方案歸因于幾十年,，因?yàn)楫?dāng)時(shí)還沒(méi)有完善細(xì)胞定義的工具,。直到最近才有探測(cè)單細(xì)胞基因組的技術(shù)，以及分析大型多維數(shù)據(jù)集的統(tǒng)計(jì)方法,，達(dá)到了我們可以開(kāi)始收集有關(guān)單個(gè)細(xì)胞的大量信息的程度,。 這些指標(biāo)的使用揭示了相同傳統(tǒng)類型細(xì)胞間的顯著異質(zhì)性。細(xì)胞以不同程度的成熟,、活化,、可塑性和形態(tài)存在。一旦我們開(kāi)始考慮所有細(xì)微的細(xì)胞間變異,，細(xì)胞類型的數(shù)量就會(huì)比我們想象的多得多,。所以那些與目前的數(shù)據(jù)匹配不上的細(xì)胞類型，也就是一些unknown的cell type 也許才是更加值得探索的處女地,。 理解這些細(xì)胞類型的未來(lái)很大程度上取決于我們?nèi)绾味x它們,。但細(xì)胞類型的概念將繼續(xù)被細(xì)化，因?yàn)榧夹g(shù)允許對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行更大的遺傳和功能評(píng)估,，并對(duì)高維數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的分析,。因此，隨著評(píng)估細(xì)胞異質(zhì)性的工具不斷發(fā)展,，關(guān)于如何定義我們能夠識(shí)別的子類型的討論也將不斷發(fā)展,。
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