文章标题：Single-Cell RNA-Sequencing Identifies BoneMarrow-Derived Progenitor Cells as a Main Source ofExtracellular Matrix-Producing Cells Across MultipleOrgan-Based Fibrotic Diseases
中文标题：使用生物信息学和机器学习算法鉴定椎间盘退化中的核心基因
发表期刊：International Journal of Biological Sciences
发表时间：2024年9月
影响因子：8.2/Q1
研究背景
纤维化的特征在于，由于失调的组织修复反应而导致细胞外基质（ECM）异常沉积，这给纤维化相关疾病带来了巨大的全球负担。尽管表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA/ACTA2）的肌成纤维细胞被认为是纤维生成的关键参与者，但产生ECM的细胞的来源仍存在争议。
研究方法
研究整合并分析了来自涉及心脏、肺、肝脏或肾脏的不同纤维化疾病患者的大规模单细胞转录组数据集。利用ECM评分鉴定了产生ECM的基质细胞类型，并对他们重新分群给得到六个亚群，探讨了其异质性。根据性别特异性基因的表达，推断了产生 ECM 细胞的起源。最后通过伪时间分析研究产生 ECM 的细胞的细胞分化轨迹。
研究结果
1.单细胞图谱揭示跨多器官人类纤维化疾病中产生ECM的细胞表型
作者分析了八个人类纤维化疾病的scRNA-seq数据集。通过评估胶原蛋白、糖蛋白和蛋白聚糖的表达水平量化ECM评分，以鉴定有助于ECM产生的特定细胞类型。随后整合这些基质细胞，确定了五种主要细胞类型。
2.产生细胞外基质的肌成纤维细胞和成纤维细胞的异质性
对肌/成纤维细胞重新聚类，鉴定出六个亚型。CTHRC1_MyoFib和A2M_MyoFib高表达胶原蛋白基因。IGFBP6_Fib和CTHRC1_MyoFib高表达糖蛋白和蛋白聚糖基因。MYL2_Fib也有较高的蛋白聚糖基因表达水平。CCL11_Fib和HAS1_Fib具有促炎表型,和较高的受MYC调控靶基因的基因评分。CCL11_Fib和HAS1_Fib参与翻译调控、蛋白质折叠和间充质细胞分化相关过程。
3.纤维化组织中ECM产生细胞的起源
在所有四个主要的纤维化器官中，产生ECM的肌/成纤维细胞中上皮、内皮或淋巴细胞谱系标志物的表达极少。大多数产生ECM的细胞高表达造血干细胞（HSC）和间充质干细胞（MSC）标志物，低表达周细胞、vSMC和巨噬细胞谱系标志物。根据性别特异性基因的表达，肌/成纤维细胞被归类为受者或供者来源。
4.产生ECM的细胞的分化轨迹
使用扩散伪时间分析产生ECM的肌/成纤维细胞和周细胞的分化轨迹和动态分子变化，识别出两种分化轨迹：（谱系1）循环骨髓前体细胞（BMPC）来源的成纤维细胞到肌成纤维细胞的分化，以及（谱系2）周细胞到肌成纤维细胞的分化，分别对应于循环骨髓来源和组织来源的产生ECM的肌成纤维细胞。表明循环骨髓来源的肌/成纤维细胞在纤维化组织中的炎症和ECM沉积中起关键作用，而组织来源的肌成纤维细胞更多地参与收缩功能而非ECM沉积。
文章小结
本研究整合并分析了八个来自不同纤维化疾病患者的大规模单细胞转录组数据集。鉴定了产生ECM的细胞类型，将他们重新分群并探讨了其异质性。采用了性基因标志物和跨器官研究，推断了产生ECM细胞的起源。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！
