2022年8月，北京博奧晶典生物技術(shù)有限公司合作東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院巢杰教授課題組分別在?Cell & Bioscience?和?Respiratory Research?雜志上發(fā)表了關(guān)于小鼠矽肺單細(xì)胞及空間轉(zhuǎn)錄組測序的相關(guān)文章。該研究論文是巢杰教授課題組應(yīng)用同一套矽肺單細(xì)胞及空間測序數(shù)據(jù)等發(fā)表的第二和第三篇文章（點(diǎn)擊查看第一篇解讀）。

本研究中 10x 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序與 10x Visium 空間轉(zhuǎn)錄組測序由北京博奧晶典生物技術(shù)有限公司提供。下面我們分別來看下這兩篇文章吧~

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【發(fā)表期刊】Cell & Bioscience

【發(fā)布時間】2022年8月6日

【影響因子】9.584

【發(fā)表單位】東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院

研究背景

成纖維細(xì)胞在肺纖維化過程中細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 蛋白的合成和重塑中具有重要作用。然而，疾病進(jìn)展過程中成纖維細(xì)胞異質(zhì)的時空分布仍然未知。

研究路線

單細(xì)胞及空間相關(guān)結(jié)果

1. 小鼠矽肺模型的肺組織單細(xì)胞圖譜結(jié)果1: NS 組（生理鹽水處理）及矽肺模型組（SiO2?處理）小鼠在 Day7（D7）和 Day56（D56）時肺組織的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果，共獲得 24 種細(xì)胞類型。

圖1 小鼠矽肺模型的肺組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜

2. 成纖維細(xì)胞 recluster 及 subcluster 表達(dá)特征分析

使用不同的已知成纖維細(xì)胞 marker 將成纖維細(xì)胞細(xì)分為 7 個 subcluster，分別是 ECM Fib，germhigh?Fib，resting Fib（2個），炎癥 Fib，myo Fib，lipo Fib。值得一提的是， germhigh?Fib 主要在空間圖中的焦點(diǎn)區(qū)域表達(dá)，分析發(fā)現(xiàn)， germhigh?的 Fib 中表達(dá)的 top50 與在炎癥 Fib，ECM Fib，myo?Fib 中表達(dá)的基因都有交集。因此，這種 Fib 被命名為炎癥-增殖性 Fib。

圖2 成纖維細(xì)胞的亞群及特征分析

取炎癥-增殖性 Fib 高表達(dá)的 top 基因，進(jìn)行 GO 分析；Germ1?是該 Fib 中特異表達(dá)的，而且 Visium 結(jié)果顯示通常在病變區(qū)域表達(dá)，免疫組化結(jié)果證實(shí) GREM1 在成纖維細(xì)胞上表達(dá)，且模型組中表達(dá)顯著比對照高。這表明?Grem1?在肺纖維化中的作用。最近的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn) GREM1 在纖維化中的功能，但 GREM1 引起纖維化的機(jī)制仍不清楚。基于 PPI 網(wǎng)絡(luò)分析及免疫組化等實(shí)驗(yàn)結(jié)果，猜測 PPP2R3A 可能是導(dǎo)致早期病理變化的 GREM1 的下游靶標(biāo)。

圖3 炎癥-增殖性 Fib 的表達(dá)特征分析及驗(yàn)證

全文結(jié)論及意義

在氣管 SiO2?輸注后的早期病理小鼠模型后，炎癥-增殖性成纖維細(xì)胞代表了疾病的發(fā)生和進(jìn)展，這種異質(zhì)成纖維細(xì)胞的特征是?Grem1?的特異性高表達(dá)，而且它可以作為早期病理學(xué)預(yù)測性的生物標(biāo)志物。此外，研究發(fā)現(xiàn) PPP2R3A 是 GREM1 的下游靶點(diǎn)，其表達(dá)與早期病理調(diào)控有關(guān)，提示其可能成為早期阻斷疾病發(fā)展的潛在靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

Shi, X., Wang, J., Zhang, X. et al. GREM1/PPP2R3A expression in heterogeneous fibroblasts initiates pulmonary fibrosis.?Cell Biosci?12, 123 (2022). https://doi.org/10.1186/s13578-022-00860-0.

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【發(fā)表期刊】Respiratory Research

【發(fā)布時間】2022年8月12日

【影響因子】7.162

【發(fā)表單位】東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院 & 中國藥科大學(xué)理學(xué)院

研究背景

矽肺是由于吸入大量游離二氧化硅（SiO2）引起的肺纖維化相關(guān)疾病，主要表現(xiàn)為早期炎癥和晚期肺纖維化。作為巨噬細(xì)胞前體，單核細(xì)胞在早期炎癥期間會在肺部積聚，但它們在矽肺發(fā)展中的作用尚不清楚。

研究路線

單細(xì)胞測序相關(guān)研究結(jié)果

NS 組（生理鹽水處理）及矽肺模型組（SiO2?處理）小鼠在 7 天和 56 天時肺組織的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果。7 天時 SiO2?模型組單核細(xì)胞數(shù)量與 NS 組無顯著差異，而模型組巨噬細(xì)胞數(shù)量升高。56 天時模型組的單核細(xì)胞數(shù)量顯著低于 56 天生理鹽水組，而 56 天的模型組的巨噬細(xì)胞數(shù)量升高。Monocle2 擬時間分析表明增加的巨噬細(xì)胞來自單核細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。

圖1 小鼠肺組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜及單核巨噬細(xì)胞特征分析

全文結(jié)論及意義

浸潤性單核細(xì)胞可以抑制成纖維細(xì)胞的活化、活力和遷移，進(jìn)而抑制矽肺背景下的肺纖維化。ZC3H4 是一種與矽肺相關(guān)的關(guān)鍵蛋白，可通過控制單核細(xì)胞的自噬來調(diào)節(jié) IL-10 的釋放。因此，調(diào)節(jié)單核細(xì)胞分化可能是抑制炎癥和纖維化的潛在治療策略，將為矽肺的治療帶來新的機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

Liu, Y., Zhang, X., Wang, J. et al. ZC3H4 regulates infiltrating monocytes, attenuating pulmonary fibrosis through IL-10. Respir Res 23, 204 (2022). https://doi.org/10.1186/s12931-022-02134-2

博奧晶典科研服務(wù)事業(yè)部 李青丨文案

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