Cell-cell communication analysis in single-cell and spatial transcriptomics

Abstract

Mezibuněčná komunikace řídí důležité procesy v tkáních všech mnohobu- něčných organismů. Nedávné pokroky v oblastech jednobuněčné a prostorové transkriptomiky otevřely nové možnosti analýzy mezibuněčných komunikací. V práci jsou uvedeny současné postupy obou těchto revolučních metod do- plněny o relevantní nástroje. Spojením detailní celogenomové jednobuněčné sekvenace se zachovanou prostorovou informací je možné zachytit detaily v organizaci tkáně. Nástroj SpaTalk je použit pro analýzu signalizačních drah v myším mozku postiženém cerebrální ischemií. Výsledky analýzy ukazují význam mezibuněčné komunikace spojené s adhezí a kompaktací tkáně na hranici léze. Práce také odkrývá signalizační mechanismy mezi buňkami pro- liferujících mikroglií, astrocytů a oligodendrocytů.

Intercellular communication orchestrates important tissue processes in all multicellular organisms. Recent advantages in single-cell and spatial transcriptomics unveil new possibilities in analysing cell-cell communica- tion. Up-to-date workflows of both revolutionary methods are described and complemented with relevant novel tools. By merging detailed genome- wide single-cell sequencing information with preserved spatial context, it is possible to capture tissue organisation in great detail. Knowledge-graph- based tool SpaTalk is used to reveal signalling pathways in mouse brain after cerebral ischaemia. The results show significant role of adhesion-related and tissue-densification-related signalling events in the intercellular communica- tion at the lesion border. Detailed signalling mechanisms among proliferating microglia, astrocytes, and oligodendrocytes ongoing in the lesion are also re- vealed.