又幸福了，单细胞转录组测序！湘雅医院：单细胞测序+小鼠模型发14分+，NC对“单细胞”真的很青睐！

文摘 2024-11-15 10:00 上海

单细胞转录组不愧是生信届的扛把子，又发了篇NC，除了单细胞转录组测序，湘雅医院团队还做了小鼠模型体内外实验验证，思路不复杂，文章结构很清晰。适合准备测序的朋友借鉴。当然，很重要的一点是，这是目前唯一对玫瑰痤疮患者皮肤病变内所有细胞类型进行的全面单细胞转录组学分析，所以创新性就高，提供了新的测序数据（数据公开），这样对文章其他方面的要求就不是很高了。一起看下该文章亮点：

1.单细胞转录组：该研究首次将单细胞RNA测序技术应用于玫瑰痤疮，成功地揭示了病变和非病变皮肤之间的细胞亚群差异，特别是发现了与疾病相关的特定成纤维细胞亚群。

2.细胞间相互作用的深入分析：通过使用CellChat工具，研究不仅停留在细胞类型的鉴定，还进一步探索了细胞间的通讯网络，特别是成纤维细胞与其他免疫细胞如T细胞、B细胞和巨噬细胞之间的相互作用，这在玫瑰痤疮的研究中是创新的。

3.功能验证的实验设计：通过在小鼠模型中耗尽成纤维细胞或敲低PTGDS基因，成功地模拟了玫瑰痤疮的病理过程，并验证了成纤维细胞在疾病发展中的关键作用，这种从分子到整体的验证方法在玫瑰痤疮的研究中较为先进。

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题目：单细胞转录组学揭示了异常的皮肤驻留细胞群，并确定成纤维细胞是酒渣鼻的决定因素

杂志：Nature Communications

影响因子：IF=14.7

发表时间：2024年10月

研究背景

玫瑰痤疮是一种常见的慢性炎症性皮肤病，其特征是面部红斑、毛细血管扩张、丘疹、脓疱和潮红。尽管玫瑰痤疮影响全球不同人群，但对其背后的细胞和分子机制了解甚少。传统的研究方法，如组织形态学、全基因组基因分析和免疫组织化学，由于缺乏代表性的实验室模型，未能完全揭示玫瑰痤疮的复杂性。单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术的发展为研究复杂组织中的细胞组成、细胞特异性转录动态、细胞谱系追踪和细胞间通信提供了新的视角。然而，关于将scRNA-seq应用于玫瑰痤疮发病机制的研究尚未见报道。

研究思路

本研究利用单细胞RNA测序技术分析了来自女性玫瑰痤疮患者和健康个体的面部皮肤样本，以探索玫瑰痤疮的细胞异质性和分子变化。首先从不同临床亚型的玫瑰痤疮患者以及健康对照者收集皮肤活检样本，然后进行scRNA-seq分析，以获得不同皮肤条件下的细胞图谱。通过聚类分析，研究者识别出不同的细胞类型和亚群，并进一步通过基因集富集分析（GSEA）探索这些细胞亚群的生物学功能和它们在玫瑰痤疮中的作用。

研究者特别关注了成纤维细胞，因为这些细胞在炎症性疾病中扮演着重要角色，并且在玫瑰痤疮的病变皮肤中显示出特定的变化。通过细胞间相互作用分析，研究者发现成纤维细胞是产生促炎和血管舒张信号的主要细胞类型，这些信号与玫瑰痤疮的发展密切相关。为了验证成纤维细胞在玫瑰痤疮中的作用，研究者利用小鼠模型和基因敲低技术，探究了成纤维细胞耗竭或特定基因（如PTGDS）沉默对玫瑰痤疮样症状的影响。

主要结果

1.玫瑰痤疮的单细胞RNA测序图谱

从女性玫瑰痤疮患者和健康个体获取面部皮肤活检样本，进行单细胞RNA测序分析。分析揭示了玫瑰痤疮皮肤中细胞组成的显著变化，特别是免疫细胞浸润的增加和角质形成细胞的减少。T细胞是主要的浸润细胞，在所有玫瑰痤疮亚型的病变皮肤中都有所增加。研究还发现，成纤维细胞、内皮细胞和B细胞在某些亚型中有所增加。

图1单细胞RNA测序揭示了玫瑰痤疮患者和健康个体皮肤病变的细胞类型组成

2.在玫瑰痤疮中识别角质形成细胞亚群

在玫瑰痤疮中发现了一种特殊的角质形成细胞亚群，这些细胞在病变皮肤中表达更高水平的CD74，并在PPR亚型中扩张。通过基因集富集分析，发现这些CD74+角质形成细胞中干扰素（IFN）相关途径上调，而皮肤屏障相关途径下调。特别是，IFNγ信号的活化与玫瑰痤疮的病理过程有关，阻断IFNγ信号可以减轻玫瑰痤疮样症状和小鼠皮肤屏障的损害。

图2在玫瑰痤疮中识别角质形成细胞亚群

3.在玫瑰痤疮中鉴定成纤维细胞亚群

在玫瑰痤疮中发现了一种特殊的成纤维细胞亚群——C3+成纤维细胞，这种细胞在丘疹性玫瑰痤疮（PPR）的病变皮肤中特异性增加。通过基因集富集分析发现，这些C3+成纤维细胞与炎症相关的信号通路上调有关，表明它们在玫瑰痤疮的炎症过程中起到了推动作用。

图3在玫瑰痤疮中鉴定出促炎性成纤维细胞亚群

4.玫瑰痤疮中不同免疫细胞群的变化

在玫瑰痤疮中，免疫细胞的变化在单细胞水平上得到了研究。T细胞，特别是表达Th1和Th17标记的细胞，在病变皮肤中增加，表明它们在玫瑰痤疮的炎症过程中可能起着关键作用。同时，调节性T细胞（Treg）和驻留记忆T细胞（TRM）也在病变皮肤中有所增加，提示它们可能在玫瑰痤疮中发挥着之前被低估的作用。此外，巨噬细胞的增加也与玫瑰痤疮的炎症特征相关。

图4玫瑰痤疮中免疫细胞的组成和基因表达变化

5.成纤维细胞被确定为玫瑰痤疮的主要决定因素

成纤维细胞在玫瑰痤疮的发病机制中起着核心作用。CellChat分析显示，成纤维细胞是产生传出信号的主要细胞，而T细胞、B细胞和巨噬细胞是主要的接收细胞。成纤维细胞在促炎途径和血管舒张途径中都有过度表达的基因，如CCL19和PTGDS。在玫瑰痤疮小鼠模型中，成纤维细胞的消融或PTGDS基因的敲低可以显著改善玫瑰痤疮样症状和炎症。

图5成纤维细胞被确定为玫瑰痤疮发展的主要决定因素

小结

该研究也有一定的局限性：首先，由于本研究使用的样本量较小，需要进一步的调查来阐明直接从单细胞RNA测序数据集中得出的一些假设。其次，考虑到只使用了女性人类样本，不能排除所有目前的发现都适用于男性，需要进一步的实验来澄清这个问题。第三，鉴于健康皮肤样本主要由角质形成细胞组成，这一点应该在考虑细胞比例的发现时牢记在心，特别是对于收集到的细胞数量少于10个的细胞类型。

总结来说，本研究描绘了皮肤驻留细胞群的细胞和分子图景，并确定成纤维细胞是玫瑰痤疮发展的关键决定因素，强调了间充质亚群在治疗这一疾病中的作用。

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