【原】单细胞测序揭示强直性脊柱炎患者 NK 细胞亚群的改变和细胞毒性分子水平的降低

前言

文章题目：Single-cell RNA-seq reveals altered NK cell subsets and reduced levels of cytotoxic molecules in patients with ankylosing spondylitis
日期：2022-01-06
期刊：Journal of Cellular and Molecular Medicine
链接：https://onlinelibrary./doi/full/10.1111/jcmm.17159

摘要

强直性脊柱炎 (AS) 是脊柱关节炎 (SpA) 的一个分支，其特点是长期不明原因的风湿性炎症。目前的诊断系统倾向于将SpA分为两类：外周SpA（主要影响四肢，与银屑病、炎症性肠病或先前感染有关）和轴向SpA（主要影响脊柱，如AS）。文章使用 10X 单细胞 RNA 测序分析了来自 AS 患者和健康受试者的外周血单个核细胞 (PBMC)，用来探索免疫细胞群的异质性和两者之间的细胞毒性差异。

scRNA-seq 鉴定外周血中主要免疫细胞群

通过梯度密度离心从三名 AS 患者和三名健康受试者中收集 PBMC，总共得到53,823 个细胞，其中 24,810 个细胞来自 AS 组，29,013 个细胞来自对照。聚类产生20个cluster，然后注释到10种细胞类型

• T 细胞由 7 个高表达 CD3D 和 CD3E 的细胞簇组成；
• B 细胞以 CD19 和 MS4A1 表达为特征
• 经典和非经典单核细胞分别以 CD14 和 MS4A7 的存在为标志
• NK 细胞表现出 NCAM1 (CD56) 的表达和 CD3 分子的缺乏
• c12 中的特定基因包括血小板相关因子 PF4 和 PPBP，这两种蛋白质都属于 CXC 家族并从活化血小板的 α 颗粒中释放，表明该簇由巨核细胞组成
• 通常，树突细胞分为“常规树突细胞 (cDC)”与“浆细胞样树突细胞 (pDC)”。这里使用 CD11C (ITGAX) 来区分 cDC（c14 ）并选择三个标记（CLEC4C、RASD1 和 LILRA4）来定义 pDC (c15)
• 其他4个小的clusters：红细胞（c 16）、粒细胞（c 17）、MKI67+ 增殖细胞（c 18）、造血干细胞（c 19）

AS 患者 CD56 dim NK 细胞亚群减少

自然杀伤细胞（NK），也称为大颗粒淋巴细胞，是具有识别和杀死有害细胞的能力而无需 MHC 分子和抗体参与的细胞毒性淋巴细胞，因此对先天免疫系统至关重要。

在最初的聚类图谱中，c 6 和 13 被鉴定为 NK 细胞（总共 3535 个），其中 1182 个细胞来自 AS 患者，2353 个细胞来自对照。为了更精细地分析 NK 细胞群，作者从c6 和 13 中提取了所有细胞，并使用 Seurat R 包进行了二次聚类分析。得到2个 NK 细胞亚群（命名为 NK0 和 NK1）

• 对NK0 亚群而言，细胞毒性基因（如 GZMB 和 NKG7）以及 FCGR3A（引发抗体依赖性细胞毒性的重要受体）的高表达暗示了强大的杀伤能力，和之前报道的 CD56 dim NK 细胞类似
• NK1 亚群在细胞数量上不占优势，但是该亚群富含 GPR183、IL7R、SELL 和 TCF7 等基因，这些基因对淋巴细胞的激活、迁移和功能调节很重要，表明它与 CD56 bright NK 细胞的身份相同

与健康对照相比，AS 患者 NK 细胞中细胞毒性基因的表达降低

为了了解 NK 细胞的减少是否伴随着转录本的改变，我们分析了两组之间 NK 细胞的基因表达水平。

与来自健康对照的 NK 细胞相比，AS 患者的 NK 细胞中有 114 个基因上调，59 个基因下调。

其中与已知负责免疫反应中抗原呈递的 MHC 分子相关的基因在 AS 患者中显示出更高的水平。相比之下，编码细胞毒性相关分子或受体的基因水平较低，如颗粒酶（GZMA、GZMB和GZMM）和杀伤细胞凝集素样受体（KLRB1、KLRC1和KLRC3）；一些与免疫和炎症调节相关的转录因子（例如 CEBPB、MAF 和 JUNB）也下调。

富集分析显示：来自 AS 患者的 NK 细胞中上调的 DEG 在抗原加工和呈递、T 细胞受体信号通路和辅助 T 细胞分化中富集；下调的 DEG，注意到这些基因在许多具有免疫或炎症背景的途径中都有影响，特别是 NK 细胞介导的细胞毒性受到阻碍，这可能是由于编码颗粒酶和 NK 的细胞毒性相关基因的表达受损所致