文章标题：Seeding density-dependent fate divergence of muscle stem cells revealed by single-cell RNA sequencing for cultured pork production

文章主题：通过单细胞RNA测序揭示的肌肉干细胞命运的密度依赖性差异，助力培养猪肉生产

发表期刊：Food Research International

影响因子：8.8

组学技术：单细胞转录组

全球人口增长与城市化推高动物蛋白需求，而资源紧缺、气候问题制约传统肉类生产，培养肉作为可持续替代方案受到关注；肌肉干细胞（MuSCs）是培养肉的核心起始细胞，但经FACS分离得到的猪MuSCs在体外传代（尤其P5代前后）会逐步丧失生肌特性，向成纤维/脂肪祖细胞（FAPs）等非生肌细胞发生转变，该命运转换的调控机制尚不明确；接种密度是影响 MuSCs 体外扩增的关键培养参数，低密度利于增殖却可能破坏生肌稳定性，高密度会引发接触抑制，而不同接种密度如何调控传代过程中 MuSCs 的细胞命运分化仍缺少解析，因此本研究借助单细胞 RNA 测序探究 P5 代猪 MuSCs 在高低接种密度下的细胞亚型组成与命运转换机制，为优化培养肉种子细胞培养工艺提供理论依据。

图1.单细胞RNA测序揭示经FACS纯化的干细胞在体外培养后的异质性

图2.GO富集分析

图3.细胞周期分析

图4.不同密度条件下培养的种子细胞的差异基因表达及通路分析

RNA速率与Monocle3拟时序轨迹分析发现，两组的ProSCs均可以自我更新并分化为静息SCs；ProFAPs也能分化为成熟FAPs。但只有低密度组中，部分增殖态卫星细胞ProSCs会发生命运转向，分化为ProFAPs，高密度组可以阻断该转换过程。

对发生命运分支的细胞做基因模块划分：模块3基因负责维持生肌命运，富集肌肉发育、Wnt、PI3K‑Akt信号通路；模块4基因驱动非生肌转化，富集FGF应答、p38MAPK级联、白介素‑4调控等通路，同时筛选得到两组模块对应的代表性基因。

图6.细胞间信号交互网络分析

该研究利用单细胞 RNA 测序技术解析不同接种密度下 P5 代猪肌肉干细胞的细胞命运变化，证实低接种密度会促使部分增殖态卫星细胞向成纤维‑脂肪祖细胞发生非生肌转化，而高接种密度可抑制该转变；同时通过拟时序分析与细胞通讯分析揭示了驱动命运转换的相关基因通路，以及增殖态成纤维‑脂肪祖细胞分泌信号在诱导卫星细胞非生肌转换中的潜在作用，该研究阐明传代过程中培养肉种子细胞生肌能力丢失的部分分子机制，为优化体外接种密度、改善种子细胞的生肌稳定性、完善培养肉细胞制备工艺提供单细胞层面的理论依据。