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文章标题：Mapping the cellular biogeography of human bone marrow niches using single-cell transcriptomics and proteomic imaging
中文标题：使用单细胞转录组学和蛋白质组学成像绘制人骨髓生态位的细胞生物地理图
发表期刊：cell press
发表时间：2024年6月
影响因子：45.5/Q1
研究背景
骨髓是一个复杂的器官，容纳来自造血、间充质、内皮、血管平滑肌和神经谱系的不同细胞。已知相对罕见的非造血细胞对造血有关键贡献。许多非造血细胞类型，包括内皮细胞 （EC）、间充质基质细胞 （MSC） 和成骨细胞已被提出是骨髓生态位的关键成分.这些细胞在人骨髓中的异质性和空间组织在很大程度上仍未被表征。
研究方法
研究使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析了29,325个非造血细胞，发现了9个转录不同的亚型。我们同时分析了53,417个造血细胞，并预测了它们与非造血亚群的相互作用。我们通过索引（CODEX）对超过120万个细胞进行了空间分析。我们整合了scRNA-seq和CODEX数据，将预测的细胞信号与空间接近性联系起来。我们的分析揭示了早期骨髓形成的高氧动脉-内皮区，以及早期造血干细胞和祖细胞（HSPCs）的脂肪细胞定位。
研究结果
1.人骨髓的全面 scRNA-seq 图谱
为了揭示人骨髓的细胞组成，我们开发了一种从股骨头组织中酶促释放细胞的实验管道。我们通过进行显微计算机断层扫描分析（骨小梁体积 [BV] 分数：0.261 ± 0.098 [平均 ± SD]，n = 6）确认感兴趣区域具有正常的小梁结构。
2.非造血细胞亚群分析显示 MSC 和 EC 转录多样性
发现了间充质细胞之间的显著异质性，识别了骨谱系 （NCAM1 、 SPP1 和 BGLAP）、脂肪谱系 （APOE、LPL 、 PPARG和CEBPA） 和成纤维细胞 （PDPN 、 CSPG4 、 DCN 和 DPT）。骨系细胞分为 IBSP/BGLAP 高成骨细胞和 IBSP/BGLAP 低骨质充质干细胞 。尽管可能是由于样品处理损失而没有捕获脂肪细胞，但我们发现了一个细胞簇，具有最高的 CXCL12 水平和脂肪谱系基因的高表达，如 CEBPA、PPARG、APOE 和 LPL，我们将其标记为 Adipo-MSCs。
3.MSC、ECs 和骨系细胞协同产生多种造血支持因子
询问 MSC 异质性是否转化为造血支持因子的差异转录水平。从造血因子开始，这些因子已在非造血细胞亚群中得到广泛研究，我们发现了专门产生特定支持因子的不同 MSC 类型;例如，CXCL12 在 Adipo- 和 THY1+ MSC 中最高，而 IGF1 主要由 Fibro-MSC 表达。
4.CODEX 多重成像原位揭示了人骨髓生态位的解剖结构
试图定义我们在 scRNA-seq 图谱中定义的骨髓细胞类型的单细胞解剖结构。我们对 12 个标本进行了全玻片 CODEX 多路成像，其中 8 个包含在我们的转录组图谱中。在我们的 scRNA-seq 数据的指导下，我们设计并验证了一个 54 重面板（53 种抗体 + DAPI）。
文章小结
该研究成为了最全面的健康人类骨髓参考，涵盖了造血和非造血细胞类型及其空间组织。我们发现骨髓微环境包含至少 6 个间充质亚群、2 个内皮细胞亚群和 1 个血管平滑肌群。我们的数据清楚地表明了骨髓穿刺物作为样本来源的局限性，其中 Adipo-MSCs 受到严重青睐，而 Fibro-MSCs 等亚群根本没有被捕获。如果您对生信分析和公共数据库挖掘感兴趣，但时间和精力有限或者缺乏相关经验，小骨非常乐意为您提供如下服务：免费思路评估、付费方案设计和生信分析等，有意向的老师欢迎联系小骨哦！
