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在生信界，总一些神奇的组合，它们单独看好像还行，组合在一起则威力倍增！
单细胞测序是从单个细胞水平对基因组和转录组进行研究，能够捕捉细胞的细微差别；空间转录组能够定位和区分功能基因在特定组织区域内的活跃表达。二者相辅相成，全面展现细胞间的复杂相互作用！
话不多说，今天生信湾就和大家分享一篇单细胞+空间转录组的文章，一起来学习这“王炸组合”是怎么运用的吧~这是今年8月发表在Hepatology（中科院一区TOP，IF=12.9）上的SCI，作者通过这两项技术，识别胆道闭锁中胆管细胞的致病角色和潜在治疗靶点。先来看一下文章亮点：
1. 多维度细胞图谱构建：本研究首次结合单细胞RNA测序和空间转录组技术，不仅在分子层面上解析了细胞类型的异质性，同时在空间维度上揭示了细胞间的相互位置和作用，为胆道闭锁的细胞基础提供了全新的认识。
2. 病理性胆管细胞微环境的识别：研究中创新地识别了一个胆管细胞富集的特定空间微环境，这一环境在胆道闭锁的发病机制中起着核心作用，为病理过程提供了新的视角和理解。
3. 综合生物信息学分析与实验验证：研究运用了生物信息学分析方法，深入挖掘胆管细胞与其他细胞之间的通讯网络，并通过实验研究在疾病小鼠模型和人类胆管类器官中验证了关键信号通路，这种从理论到实践的方法为疾病机理的探索提供了强有力的工具。
（PS：单细胞+空间转录组的组合一直受各大顶刊的喜爱，追求高分生信论文的小伙伴一定不要错过这个“王炸”组合哦~思路或者技术难以复现的宝子们欢迎找生信湾求助！）
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l题目：综合单细胞和空间转录组学分析确定了致病性胆管细胞生态位和TNFRSF12A作为胆道闭锁的治疗靶点胆道闭锁(BA)是一种导致儿童肝移植的主要纤维炎性胆管疾病。目前，胆管细胞在BA中的致病机制尚不清楚。本研究通过整合单细胞和空间转录组分析，旨在阐明胆管细胞在BA中的致病作用，为发现新的治疗靶点提供依据。数据来源于中山大学附属第一医院的9名胆道闭锁(BA)患者和3名胆道囊肿(CC)患者的肝脏组织样本。还包括了2名肝母细胞瘤(HB)患者的非肿瘤正常肝脏组织作为对照组。这些样本在诊断时被收集用于单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组分析。此外，还包括了来自美国和中国的三个独立患者队列的基因表达数据，用于进一步的生物信息学分析和验证。本研究首先通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组技术(Stereo-seq)建立胆道闭锁(liver cell atlas)的细胞图谱，然后利用生物信息学分析探究胆管细胞与其他细胞间的相互作用，最后通过实验研究在疾病小鼠模型和人类胆管类器官中验证关键信号通路，以识别治疗靶点。本研究采用三步法探究胆道闭锁(BA)中胆管细胞的病理机制：1) 利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组技术(Stereo-seq)构建人类肝脏细胞图谱；2) 综合生物信息学分析，研究胆管细胞与其他细胞间的交流、胆管细胞相关标记的临床关联，以及胆管细胞的调控网络；3) 在肝脏切片、疾病小鼠模型和人类胆管类器官上进行实验研究。通过这些方法，研究团队揭示了胆管细胞在BA中的重要角色，并为未来的治疗策略提供了新的视角（图1）。 图1 单细胞和空间转录组揭示的胆道闭锁人肝细胞图谱 2、整合scRNA-seq和空间转录组分析鉴定富含胆管细胞的空间生态位N3通过细分11种主要细胞类型，研究识别出45种细胞亚型，并利用RCTD方法构建了22个人体肝脏空间生态位。其中，N3生态位胆管细胞最为富集，与激活的肝星状细胞、血管内皮细胞、TREM2+巨噬细胞和激活的门脉成纤维细胞等细胞亚型有显著的空间交流。这种胆管细胞富集的N3生态位在胆道闭锁(BA)中显著增加，通过多重免疫荧光染色验证了其在肝脏门脉三角区的定位和细胞间交流（图2）.图2 单细胞和空间转录组学的整合鉴定了胆管细胞富集的生态位N33、N3的基因特征与胆管细胞谱、肝纤维化和预后不良呈正相关识别出富含胆管细胞的N3生态位后，研究进一步揭示了其分子特征，包含与纤维化和胆管细胞相关的12个基因签名。通过在两个独立的胆道闭锁(BA)患者队列中应用单样本基因集富集分析(ssGSEA)，发现N3特征与胆管细胞的数量和肝纤维化程度正相关，且高水平的N3特征与患者较差的原生肝脏存活率相关（图3）。 图3 在两个独立的BA队列中，胆管细胞富集生态位N3的基因标记与胆管细胞、成纤维细胞的丰度和较差的生存率相关4、N3小生境的细胞间通讯指向TNFSF12-TNFRSF12A是胆管细胞的关键信号在N3生态位的富集和临床相关性提示了胆道闭锁(BA)中存在特定的分子回路。研究通过细胞间通讯分析揭示了BA中胆管细胞与其他细胞亚型间的相互作用增多，特别是TNFSF12-TNFRSF12A信号通路在所有五种细胞亚型中的互作增强。空间转录组分析显示TNFSF12和TNFRSF12A在BA的门脉区域表达上调，并与胆管细胞标记物KRT19的表达呈高相关性，表明TNFSF12-TNFRSF12A是BA胆管细胞中增强的关键信号通路（图4）。 图4 N3生态位细胞-细胞相互作用组分析显示TNFSF12-TNFRSF12A信号是BA胆管细胞的关键相互作用研究揭示了胆道闭锁(BA)中胆管细胞与其他细胞亚型的特异性细胞间通讯，可能触发多种下游信号，促使BA胆管细胞向病理表型发展。通过t-SNE图和差异表达分析，发现BA胆管细胞中免疫相关基因上调，而与代谢和胆管发育相关的生物过程下调。使用SCENIC方法推断胆管细胞中的转录因子活性，结合差异表达分析，开发了一个识别BA胆管细胞中特定调控网络的流程，揭示了与炎症和肝纤维化相关的生物过程的富集，表明BA胆管细胞表现出炎症表型（图5）。 6、基因消融或阻断tnfrsf12受体TNFRSF12A可抑制小鼠BA模型的肝损伤和小管反应研究发现TNFSF12-TNFRSF12A在N3生态位中富集，并在BA胆管细胞中上调。在RRV诱导的BA小鼠模型中，Tnfrsf12a基因敲除和TNFRSF12A拮抗剂治疗均能改善体重、提高存活率，减轻肝外胆管阻塞、门脉炎症和胆管反应，表明TNFRSF12A的缺失或阻断对抑制新生儿肝损伤、炎症和胆管反应具有潜在的治疗效果（图6）。图6 缺乏或阻断TNFRSF12A可抑制BA小鼠胆管损伤、肝脏炎症和小管反应7、TNFSF12通过CCL2-CCR2相互作用促进单核细胞趋化使用来自BA患者的人类胆管类器官，研究发现TNFSF12-TNFRSF12A信号通路激活后，BA类器官相较于对照组在TNFSF12处理下表达更高水平的TNF-α和CCL2。CCL2的增加促进了THP-1细胞的迁移，这一现象可被CCR2拮抗剂阻断。研究还验证了TNFSF12-TNFRSF12A-CCL2-CCR2轴在BA中的特异性，并提出靶向TNFRSF12A可能是治疗BA的新方法（图7）。图7 TNFSF12-TNFRSF12A-CCL2-CCR2轴促进人单核细胞迁移综上，本研究通过单细胞和空间转录组分析，确定了胆管细胞在胆道闭锁中的关键致病作用，揭示了TNFRSF12A作为潜在治疗靶点。追求高分生信论文的小伙伴一定不要错过单细胞测序+空间转录组这一“神仙cp”哦~对于单细胞测序+空间转录组感到迷茫无从下手？别担心，现成的高分思路送到眼前，下一步就是复现它！什么？你说内容太多不好消化？没关系，不想浪费脑细胞的小伙伴也可以找生信湾帮你设计哦~文献信息：PMID: 39178365 DOI: 10.1097/HEP.0000000000001064为促进前沿研究的传播和交流，我们建立了专业交流群，长按下方二维码，即可添加小编微信进群，添加微信时请备注：学校/专业/姓名，如果是PI/教授，还请注明。
