连接基因表达与形态学：细胞大小评分及其在多种疾病和生理背景中的应用

细胞大小是决定细胞功能稳态的关键形态学参数，然而现有的大规模转录组数据库缺乏直接的细胞大小测量数据。通过整合高分辨率免疫荧光图像与转录组数据，我们鉴定出457个与细胞面积显著相关的基因。基于这些发现，我们开发了一种算法——细胞大小评分（Cell Size Score，CSS），用于根据基因表达谱预测细胞大小。在多个独立数据集中的验证，包括人类细胞系、小鼠模型以及单细胞空间转录组数据，均证实CSS能够准确预测细胞大小。 此外，我们观察到CSS与广谱化疗药物耐药性之间存在显著正相关，这提示细胞体积增大可赋予癌细胞生存优势。进一步地，对衰老的CSS分析揭示了具有性别依赖性和组织特异性的变化模式，其中雄性脂肪组织和心脏组织随年龄增长表现出进行性肥大，而雌性生殖器官则显示出显著萎缩。此外，运动后骨骼肌中的CSS显著升高，表明该指标能够捕捉动态的生理适应过程。 本研究在转录组学与细胞形态学之间建立了桥梁，为利用现有组学数据回顾性分析细胞大小在癌症、衰老等病理和生理过程中的作用，以及理解细胞大小调控背后的分子机制，提供了新的见解。

细胞大小是决定细胞功能稳态的关键形态学参数，然而现有的大规模转录组数据库缺乏细胞大小的直接测量数据。通过整合高分辨率免疫荧光图像与转录组学数据，我们鉴定出457个与细胞面积显著相关的基因。基于这些发现，我们开发了一种算法——细胞大小评分（Cell Size Score, CSS），用于根据基因表达谱预测细胞大小。在包括人细胞系、小鼠模型和单细胞空间转录组学在内的多个独立数据集中进行验证后，结果证实CSS能够准确预测细胞大小。

此外，我们观察到CSS与广谱化疗药物耐药性之间存在显著正相关，提示细胞体积增大可赋予癌细胞生存优势。进一步地，对衰老的CSS分析揭示了具有性别依赖性和组织特异性的变化模式，其中雄性脂肪组织和心脏组织随年龄增长表现出进行性肥大，而雌性生殖器官则显示出显著萎缩。此外，运动后骨骼肌中的CSS显著升高，表明该指标能够捕捉动态生理适应过程。

本研究建立了转录组学与细胞形态之间的桥梁，为利用现有组学数据回顾性分析细胞大小在癌症、衰老等病理与生理过程中的作用，以及理解细胞大小调控的分子机制，提供了新的见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.28.733694v1?rss=1

🏷️ 细胞大小评分 转录组学 细胞形态学 药物耐药性 衰老 空间转录组