Large-scale surveys of single-cell gene expression have the potential to reveal rare cell populations and lineage relationships but require efficient methods for cell capture and mRNA sequencing. Although cellular barcoding strategies allow parallel sequencing of single cells at ultra-low depths, the limitations of shallow sequencing have not been investigated directly. By capturing 301 single cells from 11 populations using microfluidics and analyzing single-cell transcriptomes across downsampled sequencing depths, we demonstrate that shallow single-cell mRNA sequencing (~50,000 reads per cell) is sufficient for unbiased cell-type classification and biomarker identification. In the developing cortex, we identify diverse cell types, including multiple progenitor and neuronal subtypes, and we identify EGR1 and FOS as previously unreported candidate targets of Notch signaling in human but not mouse radial glia. Our strategy establishes an efficient method for unbiased analysis and comparison of cell populations from heterogeneous tissue by microfluidic single-cell capture and low-coverage sequencing of many cells.

Ageing is characterized by a progressive loss of physiological integrity, leading to impaired function and increased vulnerability to death1. Despite rapid advances over recent years, many of the molecular and cellular processes that underlie the progressive loss of healthy physiology are poorly understood2. To gain a better insight into these processes, here we generate a single-cell transcriptomic atlas across the lifespan of Mus musculus that includes data from 23 tissues and organs. We found cell-specific changes occurring across multiple cell types and organs, as well as age-related changes in the cellular composition of different organs. Using single-cell transcriptomic data, we assessed cell-type-specific manifestations of different hallmarks of ageing-such as senescence3, genomic instability4 and changes in the immune system2. This transcriptomic atlas-which we denote Tabula Muris Senis, or 'Mouse Ageing Cell Atlas'-provides molecular information about how the most important hallmarks of ageing are reflected in a broad range of tissues and cell types.

Chimeric antigen receptor (CAR) T cells mediate anti-tumour effects in a small subset of patients with cancer1–3, but dysfunction due to T cell exhaustion is an important barrier to progress4–6. To investigate the biology of exhaustion in human T cells expressing CAR receptors, we used a model system with a tonically signaling CAR, which induces hallmark features of exhaustion6. Exhaustion was associated with a profound defect in the production of IL-2, along with increased chromatin accessibility of AP-1 transcription factor motifs and overexpression of the bZIP and IRF transcription factors that have been implicated in mediating dysfunction in exhausted T cells7–10. Here we show that CAR T cells engineered to overexpress the canonical AP-1 factor c-Jun have enhanced expansion potential, increased functional capacity, diminished terminal differentiation and improved anti-tumour potency in five different mouse tumour models in vivo. We conclude that a functional deficiency in c-Jun mediates dysfunction in exhausted human T cells, and that engineering CAR T cells to overexpress c-Jun renders them resistant to exhaustion, thereby addressing a major barrier to progress for this emerging class of therapeutic agents. Chimeric antigen receptor (CAR) T cells engineered to overexpress the canonical AP-1 transcription factor c-Jun are resistant to T cell exhaustion, and provide enhanced therapeutic benefit in mouse tumour models.

For more than 100 years, the fruit fly

Ageing is the single greatest cause of disease and death worldwide, and understanding the associated processes could vastly improve quality of life. Although major categories of ageing damage have been identified—such as altered intercellular communication, loss of proteostasis and eroded mitochondrial function1—these deleterious processes interact with extraordinary complexity within and between organs, and a comprehensive, whole-organism analysis of ageing dynamics has been lacking. Here we performed bulk RNA sequencing of 17 organs and plasma proteomics at 10 ages across the lifespan of Mus musculus, and integrated these findings with data from the accompanying Tabula Muris Senis2—or ‘Mouse Ageing Cell Atlas’—which follows on from the original Tabula Muris3. We reveal linear and nonlinear shifts in gene expression during ageing, with the associated genes clustered in consistent trajectory groups with coherent biological functions—including extracellular matrix regulation, unfolded protein binding, mitochondrial function, and inflammatory and immune response. Notably, these gene sets show similar expression across tissues, differing only in the amplitude and the age of onset of expression. Widespread activation of immune cells is especially pronounced, and is first detectable in white adipose depots during middle age. Single-cell RNA sequencing confirms the accumulation of T cells and B cells in adipose tissue—including plasma cells that express immunoglobulin J—which also accrue concurrently across diverse organs. Finally, we show how gene expression shifts in distinct tissues are highly correlated with corresponding protein levels in plasma, thus potentially contributing to the ageing of the systemic circulation. Together, these data demonstrate a similar yet asynchronous inter- and intra-organ progression of ageing, providing a foundation from which to track systemic sources of declining health at old age. Bulk RNA sequencing of organs and plasma proteomics at different ages across the mouse lifespan is integrated with data from the Tabula Muris Senis, a transcriptomic atlas of ageing mouse tissues, to describe organ-specific changes in gene expression during ageing.

Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) is the leading technique for characterizing the transcriptomes of individual cells in a sample. The latest protocols are scalable to thousands of cells and are being used to compile cell atlases of tissues, organs and organisms. However, the protocols differ substantially with respect to their RNA capture efficiency, bias, scale and costs, and their relative advantages for different applications are unclear. In the present study, we generated benchmark datasets to systematically evaluate protocols in terms of their power to comprehensively describe cell types and states. We performed a multicenter study comparing 13 commonly used scRNA-seq and single-nucleus RNA-seq protocols applied to a heterogeneous reference sample resource. Comparative analysis revealed marked differences in protocol performance. The protocols differed in library complexity and their ability to detect cell-type markers, impacting their predictive value and suitability for integration into reference cell atlases. These results provide guidance both for individual researchers and for consortium projects such as the Human Cell Atlas. A multicenter study compares 13 commonly used single-cell RNA-seq protocols.

We describe a high throughput gene expression platform based on microfluidic dynamic arrays. This system allows 2,304 simultaneous real time PCR gene expression measurements in a single chip, while requiring less pipetting than is required to set up a 96 well plate. We show that one can measure the expression of 45 different genes in 18 tissues with replicates in a single chip. The data have excellent concordance with conventional real time PCR and the microfluidic dynamic arrays show better reproducibility than commercial DNA microarrays.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTPrinciples of Phosphorus Chemistry. II. Nuclear Magnetic Resonance Measurements1John R. Van Wazer, Clayton F. Callis, James N. Shoolery, and Robert C. JonesCite this: J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 22, 5715–5726Publication Date (Print):November 1, 1956Publication History Published online1 May 2002Published inissue 1 November 1956https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja01603a002https://doi.org/10.1021/ja01603a002research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views1987Altmetric-Citations216LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

The ability to slow or reverse biological ageing would have major implications for mitigating disease risk and maintaining vitality1. Although an increasing number of interventions show promise for rejuvenation2, their effectiveness on disparate cell types across the body and the molecular pathways susceptible to rejuvenation remain largely unexplored. Here we performed single-cell RNA sequencing on 20 organs to reveal cell-type-specific responses to young and aged blood in heterochronic parabiosis. Adipose mesenchymal stromal cells, haematopoietic stem cells and hepatocytes are among those cell types that are especially responsive. On the pathway level, young blood invokes new gene sets in addition to reversing established ageing patterns, with the global rescue of genes encoding electron transport chain subunits pinpointing a prominent role of mitochondrial function in parabiosis-mediated rejuvenation. We observed an almost universal loss of gene expression with age that is largely mimicked by parabiosis: aged blood reduces global gene expression, and young blood restores it in select cell types. Together, these data lay the groundwork for a systemic understanding of the interplay between blood-borne factors and cellular integrity.

Abstract The ability to obtain single cell transcriptomes for stable cell types and dynamic cell states is ushering in a new era for biology. We created the Tabula Drosophilae , a single cell atlas of the adult fruit fly which includes 580k cells from 15 individually dissected sexed tissues as well as the entire head and body. Over 100 researchers from the fly community contributed annotations to >250 distinct cell types across all tissues. We provide an in-depth analysis of cell type-related gene signatures and transcription factor markers, as well as sexual dimorphism, across the whole animal. Analysis of common cell types that are shared between tissues, such as blood and muscle cells, allowed the discovery of rare cell types and tissue-specific subtypes. This atlas provides a valuable resource for the entire Drosophila community and serves as a comprehensive reference to study genetic perturbations and disease models at single cell resolution.