細胞間コミュニケーションを系統的に推論するための新たな道筋：単細胞トランスクリプトミクスデータを介して

New avenues for systematically inferring cell-cell communication: through single-cell transcriptomics data.

• Xin Shao
• Xiaoyan Lu
• Jie Liao
• Huajun Chen
• Xiaohui Fan

抄録

多細胞生物にとって、細胞間のコミュニケーションは多くの生物学的プロセスに欠かせないものです。シングルセルRNAシーケンス（scRNA-seq）の最新技術を駆使した高分解能トランスクリプトームデータは、細胞の表現型の不均一性や複雑な組織の構成についての理解を深め、シングルセルレベルでの系統的な細胞間コミュニケーションの研究を可能にしている。本研究では、まず、scRNA-seqデータを用いた細胞間コミュニケーション研究の一般的なワークフローをまとめ、データの準備、コミュニケーションネットワークの構築、結果の検証を行う。また、細胞間コミュニケーションを明らかにするために取られた2つの一般的な戦略、例えば、物理的近接構造に基づくものと、リガンドと受容体の相互作用に基づくものについてレビューした。最後に、単一細胞分解能での細胞間コミュニケーション研究の課題と現在の応用について詳細に議論し、今後の展望を提案する。

For multicellular organisms, cell-cell communication is essential to numerous biological processes. Drawing upon the latest development of single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq), high-resolution transcriptomic data have deepened our understanding of cellular phenotype heterogeneity and composition of complex tissues, which enables systematic cell-cell communication studies at a single-cell level. We first summarize a common workflow of cell-cell communication study using scRNA-seq data, which often includes data preparation, construction of communication networks, and result validation. Two common strategies taken to uncover cell-cell communications are reviewed, e.g., physically vicinal structure-based and ligand-receptor interaction-based one. To conclude, challenges and current applications of cell-cell communication studies at a single-cell resolution are discussed in details and future perspectives are proposed.