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人类血吸虫病肝纤维化中免疫细胞景观的初步研究
发布时间:2021-10-08 10:49:06  

近日,中南大学湘雅三医院移植中心明英姿教授采用新格元单细胞测序技术在《Immunology & Cell Biology》上发表血吸虫病肝纤维化的单细胞转录组测序文章,题为:A preliminary investigation into the immune cell landscape of schistosome-associated liver fifibrosis in humans。文章采用6例人肝脏组织,利用新格元自主研发的GEXSCOPE®海量单细胞测序技术,成功获得了高质量的单细胞测序数据,有助于揭示人类血吸虫病肝纤维化的潜在免疫机制。

 

研 究 背 景

血吸虫病是一种广泛传播的寄生虫病,晚期血吸虫病常发展为血吸虫病肝纤维化,其发病机制尚不清楚且缺乏有效的治疗方法。近期研究表明,多种免疫细胞与血吸虫病肝纤维化的发生有关。然而,动物模型中免疫细胞的功能和表型的多样性,甚至基于人类外周血的分析,也都无法完全反映和揭示肝脏浸润免疫细胞的表型和功能。因此,阐明其背后的免疫机制,进一步了解其免疫状况不仅可以更好地了解血吸虫病肝纤维化的预防和控制,还可以为其他类型的纤维化的治疗提供思路。

 

方 法 流 程

文章从3例慢性乙肝肝衰竭患者(Chronic liver failure,CLF),1例日本血吸虫合并乙肝患者(Schistosomiasis japonicum,SJ)和2例正常组(Healthy control,HC)的肝脏中分离出单个细胞,在低速离心移除肝细胞后,将肝脏的非实质细胞(non-parenchymal cells,NPCs)进行scRNA-seq处理,并对所得数据进行进一步的生物学分析。

 

实 验 结 果

1. 人类肝脏的单细胞图谱
文章通过质控分析后得到20,093个细胞,基于细胞类型特异性标记物的基因表达来注释细胞簇(图一a),得到11种细胞类型,包括T细胞(3个细胞簇)、NK细胞(1个细胞簇)、单核吞噬细胞(mononuclear phagocytes,MP,3个细胞簇)、胆管细胞(1个细胞簇)、内皮细胞(2个细胞簇)、中性粒细胞(1个细胞簇)、树突细胞(Dendritic cells,DCs,1个细胞簇)、B细胞(2个细胞簇)、肥大细胞(1个细胞簇)、肝星状细胞(1个细胞簇)和红细胞(1个细胞簇)(图一b)。与CLF和HC组相比,SJ组T-1细胞的百分比显著增加。此外,与CLF和HC组相比,SJ组MP-1、DC和内皮细胞-1的百分比更高(图一c),提示这些细胞可能在肝纤维化中发挥作用。

图一 3组样本的单细胞图谱绘制

 

2. CAVIN2+巨噬细胞促进日本血吸虫病肝纤维化

 

图二 3组样本的MPs图谱绘制

 

文章将不同组的3,711 MPs分成9个主要的集群。研究发现,组间的聚类组成有明显差异,在SJ组中,MP(1)、MP(2)和MP(3)是主要的MPs;CLF组以MP(0)和MP(1)为主;HC组主要由MP(4)和MP(5)组成。在SJ组中,MP(2)和MP(3)的百分比显著高于CLF组和HC组。
MPs包括浸润性巨噬细胞和肝脏中的Kupffer细胞。Kupffer细胞的标记基因CD163MARCOTIMD4在MP(2)中富集且MP(2)是TGFB1的重要来源。这些结果提示,CAVIN2+ Kupffer细胞可能对血吸虫病肝纤维化有强烈的影响,Kupffer细胞可能促进自我更新或从局部祖细胞分化。同时,文章探索了MP(2)与其他MP子集之间差异表达基因的生物学过程。KEGG通路与溶酶体、胞吞、吞噬体及抗原加工呈递有关。
3. SJ组中的GZMB+ T细胞增多

图三 3组样本的T细胞图谱绘制

文章检测到7,392个T细胞,将其分为10个主要的集群。SJ组主要由T细胞(1)和T细胞(3)组成,是GZMB的重要来源;HC组主要由T细胞(4)组成;CLF组主要由T细胞(0)和T细胞(2)组成。同时,对T细胞(1)和其他集群之间的差异表达基因进行KEGG通路分析,结果表明,T细胞(1)主要与NK细胞介导的细胞毒性通路有关。

 

4. RYBP+ DC在SJ组具有较强的抗原呈递能力
文章检测到351个DCs,将其分为3个主要的集群。S100A8是DC(0)的特异性基因,RYBPANKRD36分别是DC(1)和DC(2)的标记基因。SJ组主要由DC(1)组成;CLF组和HC组主要由DC(0)组成。KEGG通路分析表明,DC(1)与FcγR介导的吞噬和抗原加工呈递有关。

图四 3组样本的DCs图谱绘制

 

5. SJ组的其他免疫细胞

 

图五 3组样本的B细胞、中性粒细胞和NK细胞图谱绘制 

 

此外,文章还探索了其他免疫细胞。将1,198个B细胞分成4个亚簇。SJ组主要由B细胞(0)组成;CLF组主要由B细胞(0)和B细胞(1)组成;HC组主要由B细胞(2)和B细胞(3)组成。将952个中性粒细胞分为4个亚簇,SJ组以中性粒细胞(0)为主;CLF组以中性粒细胞(0)和中性粒细胞(1)为主;HC组以中性粒细胞(0)、中性粒细胞(2)和中性粒细胞(3)为主。将2,231个NK细胞分成5个簇,NK(0)和NK(2)是SJ组的主要亚簇;CLF组主要由NK(0)、NK(1)和NK(2)组成;HC组主要由NK(3)组成。

 

结 论

本文首先应用scRNA-seq描绘了血吸虫病肝纤维化的肝脏免疫细胞图谱,同时反映了SJ,CLF和HC组之间肝脏浸润免疫细胞的异质性。这一初步研究表明,具有独特标记基因表达和特异性信号通路激活的肝脏浸润免疫细胞可能有助于我们了解血吸虫病肝纤维化的机制。

 

参 考 文 献

Zhang Y, Li J, Li H, et al. (2021). A preliminary investigation into the immune cell landscape of schistosome‐associated liver fibrosis in humans. Immunology and Cell Biology. 1-11.
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