【原】scRNA-seq揭示牙源性角化囊肿内富含 CXCL 的成纤维细胞

文章信息

题目：Single-Cell RNA Sequencing Reveals CXCLs Enriched Fibroblasts Within Odontogenic Keratocysts
日期：2021-12-24
期刊：J Inflamm Res
DOI：https:///10.2147/JIR.S342951

摘要

牙源性角化囊肿 (OKC) 是一种局部侵袭性颌部囊性病变，其特点是生长潜力相对较高且有复发倾向。本文旨在定义牙源性角化囊 (OKC) 的细胞亚群，特别是与血管生成相关的细胞亚群，并探索血管生成的潜在调节机制。对来自 3 名 OKC 供体的 14,072 个细胞进行了单细胞 RNA 测序，在 OKC 的上皮中鉴定出 5 种不同的细胞类型，并在 OKC 成纤维细胞中鉴定了 3 种不同的细胞类型，表明病灶内异质性很高。

单细胞测序和细胞类型鉴定

新鲜的OKC组织样本分为两部分：一份用于苏木精伊红染色，另一份用于scRNA-seq。对于scRNA-seq，消化新鲜组织直至获得含有1.5×10⁵、1.0× 10⁵和1.3×10⁵ 细胞的单细胞悬液，细胞活力分别为81.60%、83.50%和84.3% 。质控后得到14,072 个单细胞，聚类成8个细胞群：基底细胞（KRT5+；8019 细胞）；内皮细胞（CDH5+；1450 个细胞）；成纤维细胞（LUM+；2242 个细胞）；周细胞（RGS5+；258 个细胞）；骨髓细胞（LYZ+；1737 细胞）；T 细胞（CD3D+；186 个细胞）；黑素细胞（MLANA+；37 个细胞）和浆细胞（MZB1+；143 个细胞）。其中，KRT5+基底细胞再次细分成5个亚群，成纤维细胞（LUM+）分为3个亚群

发现OKC 的细胞成分在供体之间表现出高度的异质性

牙源性角化囊组织样本中的成纤维细胞异质性

成纤维细胞 (LUM+) 细分为三个亚群。（图A）SFRP4 和 SPP1 在Fibo_1中高表达；Fibo_3高表达许多趋化因子的基因，包括 CXCL1、CXCL13、CXCL12、CXCL6 和 CXCL8；Fibo_2高表达细胞增殖基因，包括 H2AFZ、TOP2A 和 MKI67。（图B）分化轨迹显示Fibo_3集中在发育的初期。

发现成纤维细胞亚群在病例中有所不同，Fibo_3占50%以上，是最常见的类型。

差异分析显示，Fibo_1的DEG 与细胞外基质成分和糖胺聚糖结合有关，Fibo_2与微管蛋白结合和微管结合有关，Fibo_3富集在细胞因子活性和趋化因子活性，表明Fibo_3是 OKC 成纤维细胞最常见的细胞类型，并且富含趋化因子和细胞因子基因。

Fibo_3中富含机械应力调节基因

为了进一步探索成纤维细胞亚群的潜在特征，研究了包括 TAGLN2 和整合素 (ITGA8) 在内的细胞骨架相关基因，它们在Fibo_3中高表达，表明Fibo_3中的潜在机械调节。

牙源性角化囊肿通常是半流体性病变，检查过囊内流体压力，初期约为 80 mmHg。为了模拟静水压力的潜在影响，作者采用压缩加载系统并对成纤维细胞施加 80 mmHg 压力 6 小时（图 B）

与对照组相比，静水压力处理的成纤维细胞中CXCL12显著上调，但其他趋化因子（CCL21、CXCL5、CX3CL1、CXCL1、CXCL8、CCL2、CCL25）没有显著变化。CXCL5 趋化因子在趋化因子中浓度最高（超过 2000 pg/mL）。

Fibo_3与 OKC 的血管生成密切相关

非典型趋化因子受体 1 (ACKR1) 在内皮细胞中高表达。

使用 CellphoneDB v2.0 研究了细胞-细胞相互作用网络。值得注意的是，Fibo_3与内皮细胞表现出特异性强相互作用。

为了进一步验证CXCLs的表达水平，免疫组化结果发现CXCL12主要在成纤维细胞和免疫细胞中表达，并且H-score相关性分析发现基质中CXCL12表达与CD31的表达密切相关。

以上结果表明，基质内CXCL12的表达可能与OKC的血管生成密切相关。

总结

这是第一项利用 scRNA-seq 在转录组水平上全面描述 OKC 细胞的研究，证明了一种成纤维细胞亚群（称为富含趋化因子的成纤维细胞）的作用，以及与血管生成和免疫浸润的密切关系。研究结果揭示了OKC 细胞亚型以及物理微环境与 OKC 血管生成之间的关系。