|
大家好，本期小编分享一篇发表在：Nature me dicine期刊上题为Iden tification of resistance path ways and thera peutic targets in rela psed multiple myelo map ati ents through single-cell seque ncing（单细胞测序鉴定复发多发性骨髓瘤患者的耐药途径和治疗靶点）的论文。 01 研究背景 我们通过分析来自 312 种 IPF、928 种吸烟者和非吸烟者对照组以及 32 种慢性阻塞性肺病 （COPD） 肺的 28，18 个细胞，提供了特发性肺纤维化 （IPF）（一种致命的间质性肺疾病）的单细胞图谱。 在富含IPF的上皮细胞中，我们鉴定出以前未鉴定的异常基底细胞群，这些基底细胞共表达基底上皮，间充质，衰老和发育标志物，并且位于IPF肺中肌成纤维细胞病灶的边缘。 在血管内皮细胞中，我们鉴定出异位扩增的细胞群，其转录组学与IPF中的支气管限制性血管内皮细胞相同。我们通过免疫组织化学和独立数据集确认了这两个群体的存在。 见图一 用scRNA-seq分析人肺异质性。  图一 （A）实验设计概述。（i） 收集的疾病肺外植体和未使用的供体肺。（ii）解离为单细胞悬浮液的肺。（iii） 基于液滴的scRNA-seq文库制备 （iv）测序。（五） 探索性分析。（六） 使用IHC进行空间定位。 （B） 来自312个IPF，928个COPD和32个对照供体肺的18，28个细胞的统一流形近似和投影（UMAP）表示;每个点代表一个细胞，细胞被标记为 38 个离散细胞品种之一。AT，肺泡型;cDC，经典树突状细胞;pDC，浆细胞样树突状细胞;M，巨噬细胞;NK，自然杀手;ILC，先天淋巴细胞;PNEC，肺神经内分泌细胞;SMC，平滑肌细胞;VE，血管内皮。 （C）所有38种已鉴定细胞类型的标记基因热图，分为四大类细胞。每种细胞类型由Wilcoxon秩和检验的假发现率（FDR）调整P值排名前五的基因表示，每种细胞类型的每个受试者值的平均表达与其各自分组中其他细胞类型的其他平均受试者表达。每列代表一个受试者的平均表达值，按疾病状态和细胞类型分层分组。基因表达值在每个分类细胞类型组内的行中从 0 到 1 统一归一化。 见图二 鉴定IPF和COPD肺中的异常基础细胞。  图二 (A） 来自 21 个 IPF、184 个 COPD 和 32 个对照肺的 18，28 个上皮细胞的 UMAP，按细胞类型（左上）、疾病状态（右下）和受试者（右下）标记。在主体图中，每种颜色都描绘了一个不同的主体。 （B）箱线图表示上皮细胞类型的非零百分比组成分布占每个疾病组中每个受试者所有采样上皮细胞的比例。每个点代表一个主题，晶须代表 1.5 ×四分位距 （IQR）。FDR调整的Wilcoxon秩和测试结果比较IPF和控制比例报告在数据S12中。 （C）每种已鉴定的上皮细胞类型中每个受试者的平均基因表达和预测转录因子活性的热图。列按疾病状态和细胞类型进行分层排序。每种细胞类型每个受试者的平均基因表达在样本中在 0 到 1 之间统一归一化。顶部（绿色）：使用 pySCENIC （43） 分析预测的转录因子特征和 z 分数跨样本计算。右：异常基底细胞区分标记的缩放注释。 （D）IPF肺中异常基础类细胞的IHC染色：覆盖成纤维细胞病灶的上皮细胞是p63 KRT17基础细胞染色COX2-，p21-和HMGA2阳性，而支气管中的基底细胞则没有。 （E）在独立数据集中鉴定并重新注释上皮细胞群的相关矩阵（3） 与我们数据中的类似细胞类型。基质细胞由斯皮尔曼的rho着色，细胞群按分层聚类排序。每个像元群的原始数据集在注释栏中用 表示。 见图三 鉴定富含疾病的VE细胞群。  图三 （A） 来自 14 个 IPF、985 个 COPD 和 32 个对照肺的 18，27 个内皮和间充质细胞的 UMAP，按细胞类型、疾病状态和受试者标记。在主题图中，每种颜色都由一种独特的颜色表示。虚线将VE细胞与其他基质和内皮细胞类型区分开来。 （B）表示VE细胞五种亚型特征的热图。基因表达在VE细胞中在0和1之间统一归一化。每列表示有关受试者和疾病状态的单个单元格信息，然后在上面的彩色注释栏中表示 VE 类型。每个主题都由独特的颜色表示。 （C）箱线图表示每种VE细胞类型在按疾病组组织的所有VE细胞中的非零百分比组成分布。每个点代表一个受试者，胡须代表 1.5× IQR。FDR调整的Wilcoxon秩和测试结果比较IPF和控制比例报告在数据S12中。 （D）在控制远端肺，对照近端肺和远端IPF肺的受影响区域对CD31（PECAM1）和COL15A1进行IHC染色。箭头表示COL15A1染色呈阳性的血管。 （E） 来自独立数据集的远端和气道肺样本的 VE 细胞中泛 VE 标志物和 pVE 特异性标志物表达的小提琴图 （20）。 见图四 IPF成纤维细胞和肌成纤维细胞原型分析。  图四 （A）观察到的描绘肌成纤维细胞和成纤维细胞的精选标记的统一标准化基因表达的热图;每列代表一个受试者的每种细胞类型的平均表达值。 （B） 顶部：来自 6166 个 IPF、32 个 COPD 和 18 个对照肺的 26 个肌成纤维细胞和成纤维细胞的 UMAP，按细胞类型、疾病和无监督的鲁汶亚簇标记。底部：分区图抽象 （PAGA） 分析。节点表示子聚类，边表示基于像元邻域基础网络的节点间重叠概率。 （C）肌成纤维细胞和成纤维细胞的UMAPs在按细胞类型，疾病状态和受试者标记的扩散图实现后。在主体图中，每种颜色代表一个唯一的主体。 （D和E）肌成纤维细胞和成纤维细胞的热图，细胞沿UMAP流形的扩散伪时间（DPT）距离排序，代表观察到的细胞表型的连续体，从对照富集表型到富含IPF的原型（从左到右）。每个 UMAP 上的箭头指示 DPT 单元格排序的方向，与每个热图注释栏上方的箭头相匹配。热图的注释条表示每个单元格的 DPT 距离、主题和疾病状态。表达值在每种细胞类型中的单元格中居中并缩放。 见图五 免疫分析证实了IPF中的促纤维化巨噬细胞原型。  图五 （A）来自271个IPF，481个COPD和32个对照肺的18，28个免疫细胞的UMAP按细胞类型标记。 （B）箱线图表示单个免疫细胞品种的非零百分比组成分布，占每个疾病组中每个受试者所有免疫细胞的比例。每个点代表一个受试者，胡须代表 1.5 × IQR。FDR调整的Wilcoxon秩和测试结果比较IPF和控制比例报告在数据S12中。 （C） 来自 124 个 IPF、470 个 COPD 和 32 个对照细胞的 18，28 个经典单核细胞和单核细胞来源巨噬细胞的 UMAP，按细胞类型、疾病和受试者标记。每种颜色代表一个独特的主题。 （D）经典单核细胞和两种巨噬细胞原型的原型分析。根据每个细胞与UMAP中三个参考点的相对DPT距离，沿三个梯度为细胞分配颜色，并带有三元图：单核细胞末端（1，青色），炎性巨噬细胞原型（2，黄色）和促纤维化，富含IPF的巨噬细胞（3，洋红色）。距离颜色分配也会投影到像元上，以便进行 UMAP 可视化。UMAP 箭头表示每个终点处 DPT 单元排序的方向，并与热图注释栏上方的箭头匹配。在热图中，每列代表一个单元格，其各自的主题、疾病和 DPT 颜色分配位于上面的注释栏中。从分析中删除属于两个独立的、富含单受试者原型的巨噬细胞。 （E）单核细胞和巨噬细胞的UMAPs由与沿IPF原型流形的畸变增加相关的特征的基因表达值着色。 见图六 IPF和控制肺的GRN分析。  图六 （A）用于计算GRN的bigSCale方法概述。（i） 像元递归聚类为子簇。（ii）Z分数是根据亚簇之间的差异表达计算的（iii）所有基因之间通过皮尔逊和余弦的相关性。（四） 使用相关系数的前99.3%分位数对相关边缘进行阈值化;仅至少有一个节点具有基因本体 （GO） 注释作为基因调节因子的边。 （B）对照和IPF GRN的网络结构摘要。 （C）对照和IPF肺细胞的GRN。节点代表基因，边缘代表假定调控关系的相关性。节点大小对应于 PageRank 中心性，最大的聚类为其节点分配颜色，每种颜色代表一个不同的聚类。将显示与每个突出显示的聚类相关的顶级像元类型。每个突出显示的聚类后面都有一个多边形形状，覆盖聚类的域，按主要与社区相关的像元类型类别着色。 （D） 具有前 300 个节点的相同 GRN 按 IPF 和对照之间的差异 PageRank 中心性排名，以红色突出显示。节点大小对应于 PageRank 中心性。 （E）IPF和对照之间前300个差异PageRank节点的GO基因集富集的选定结果，所有节点都用作参考。TGF-β，转化生长因子-β;BMP，骨形态发生蛋白。 02 研究结论 在基质细胞中，我们鉴定出IPF肌成纤维细胞和侵袭性成纤维细胞，对照和COPD肺中部分重叠的细胞。 最后，我们证实了先前在IPF肺中纤维化巨噬细胞群的发现。我们全面的目录揭示了IPF中异常细胞群的复杂性和多样性。 好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！ |
|
|
