Using In Silico Pseudobulk Differential Expression and Trajectory Analysis of Single Cell RNA Sequencing to Reveal Stem Cell State Transitions in Colonic Inflammation.

چکیده اصلی

Colonic inflammation induces profound alterations in the intestinal mucosa that are evident at both macroscopic and microscopic levels, including disruption of epithelial barrier integrity, crypt fission, and immune cell infiltration. Recent advances in single-cell and spatial RNA sequencing have greatly expanded our understanding of the cellular diversity of the colonic mucosa, enabling pathological features to be directly linked to underlying cellular and molecular mechanisms. This chapter demonstrates the application of single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) analysis techniques to interrogate stem cell dynamics in the context of inflammatory bowel disease. Using publicly available datasets, the chapter provides a step-by-step workflow implemented in Python, covering data access, loading, integration of multiple datasets, and initial preprocessing. Cells are mapped to large single-cell atlas references to infer cell identities, followed by a pseudobulk analysis strategy to assess inflammation-associated changes in cell phenotypes. Finally, trajectory inference approaches are applied to explore potential mechanisms governing the specification and modulation of key cell types during inflammation. Accompanied by an online resource containing fully annotated scripts, this chapter offers guided instruction in contemporary scRNA-seq analysis workflows. It is intended as an accessible introduction for researchers seeking to develop practical skills in single-cell data analysis that can be readily applied to their own biological questions.

ترجمه فارسی چکیده

التهاب روده بزرگ تغییرات عمیقی در مخاط روده ایجاد می‌کند که شامل نقض پایداری سد مخاطی، فسیل کریپت و نفوذ سلول‌های ایمنی است. پیشرفت‌های اخیر در توالی‌یابی RNA تک‌سلولی و مکانی، درک ما از تنوع سلولی مخاط روده را گسترش داده است. این فصل روش‌های تحلیل توالی‌یابی RNA تک‌سلولی (scRNA-seq) را برای بررسی دینامیک سلول‌های بنیادی در بیماری‌های التهابی روده‌ای نشان می‌دهد. با استفاده از مجموعه داده‌های عمومی، این فصل یک جریان کار گام‌به‌گام در پایتون ارائه می‌دهد که شامل دسترسی به داده‌ها، بارگذاری و ادغام چندین مجموعه داده و پیش‌پردازش اولیه است. سلول‌ها به مراجع اطلس تک‌سلولی بزرگ نگاشت می‌شوند تا هویت سلولی استنباط شود، سپس یک استراتژی تحلیل پسبولک برای ارزیابی تغییرات مرتبط با التهاب در پرفورمانس سلولی استفاده می‌شود. در نهایت، رویکردهای استنباط مسیر برای بررسی مکانیزم‌های بالقوه حاکم بر تعیین و تنظیم انواع کلیدی سلولی در حین التهاب اعمال می‌شوند. این فصل همراه با منبع آنلاین حاوی اسکریپت‌های کاملاً برچسب‌خورده، راهنمایی‌های عملی در جریان کارهای تحلیلی مدرن scRNA-seq ارائه می‌دهد.

متن کامل اصلی