牙齿间充质干细胞的拟时序分析

组员:林树彤,庄兴

指导老师:王先龙

对牙齿单细胞RNA测序数据进行分析

需要用户提供单细胞RNA测序数据的三个基本文件：matrix、barcode、feature。

一、数据预处理

首先过滤掉低表达的基因和低质量的单细胞，使用全局缩放归一化方法进行数据归一化，然后对数据进行标准化。

二、执行线性降维：（使用PCA方法:主成分分析）

主成分分析（PCA）是一种基于线性代数的技术，它通过计算数据中的协方差矩阵来找到数据中最具有代表性的主成分。对高维的单细胞RNA测序数据降成我们人类比较容易分析的维度数。然后进行可视化。

KNN 算法的缺点是对数据的局部结构非常敏感。计算量大，需要对数据进行规范化处理，使每个数据点都在相同的范围。

三、细胞聚类

对细胞进行聚类，应用模块度优化技术，这里使用Louvain算法，迭代地将细胞分组在一起，进行可视化，细胞被分成几类很清晰的展示出来，同时我们对不同细胞群集之间的基因表达差异进行统计分析，找出特定细胞群集与其他群集之间的显著差异基因。

四、细胞周期

根据已知的细胞周期相关基因，根据单细胞RNA测序数据中相应的标记基因对处于不同的细胞周期细胞进行标记。这对于研究牙齿发育、维持和再生过程中细胞周期的动态变化以及相关调控机制非常重要。

什么是间充质干细胞？

间充质干细胞（Mesenchymal stem/stromal cells,MSCs）具有独特的免疫调节和造血支持特性以及多向分化潜能的异质性细胞群。可以用于治疗难治性和复发性疾病，如骨关节炎、急性慢性肝功能衰竭、获得性再生性贫血、克罗恩氏病样肠皮瘘、后肢缺血以及与冠状病毒2019相关的肺部疾病等。

牙齿间充质干细胞的优势。

骨髓间充质干细胞有侵袭性、供体特异性变异、持续扩增的局限性以及伦理和致病风险，迫切需要探索骨髓间充质干细胞的替代来源。

牙齿中间充质干细胞可以从已经脱落的乳牙和拔除的恒牙中获得，无需额外的手术创伤，来源方便。

牙齿间充质干细胞具有较高的增殖和自我更新能力，其体外扩增的效率和速度较高。

牙齿间充质干细胞具有多向分化潜能，可以分化为多种不同的细胞类型，如骨细胞、脂肪细胞、神经细胞等。

为什么研究牙齿间充质干细胞的不同分类？
不同类型的牙齿中间充质干细胞在治疗不同疾病时具有不同的应用优势。对牙间充质干细胞进行分类，为挑选“种子”细胞应用于体外培养牙体硬组织样材料提供新的参考依据。

我们这里使用单细胞RNA测序技术对数据进行分析。研究不同牙组织中充质干细胞的类型和特点对于牙齿再生、组织工程和临床治疗等方面具有重要作用。