iScience DOI:https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103030 一句话概括 数据分析文章:scRNA分析重症COVID-19患者多个样本,得到一种单核细胞衍生的肺泡巨噬细胞 使用的数据 对照1:10例健康气管样本( Deprez et al., 2020) 对照2:4例健康肺样本(Madissoon et al., 2019) BALF单细胞数据(支气管肺泡灌洗液, broncho-alveolar https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/24e25182-6d40-41fa-a4f5-fc33e365f86f/mmc2 rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib14 [2] Madissoon et al., 2019: https://www.cell.com/ rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib2
(全部的代码复制粘贴即可运行,欢迎尝试以及批评指正) 现在是雪貂支气管肺泡灌洗液单细胞转录组显示SARS-CoV-2感染期间巨噬细胞的顺序变化专辑第3讲:细分巨噬细胞的单细胞亚群 下面是前年实习生(日行一膳 library(tidyr) library(piano) library(msigdbr) library(grid) library(Hmisc) ## 载入巨噬细胞 MP <- readRDS colorder = c("Ctrl-1","Ctrl-2","Ctrl-3", "C2-1","C2-2","C2-3", "C5-1","C5- 过滤不合格细胞和基因(数据质控很重要) 04. 过滤线粒体核糖体基因 05. 去除细胞效应和基因效应 06.单细胞转录组数据的降维聚类分群 07.单细胞转录组数据处理之细胞亚群注释 08.把拿到的亚群进行更细致的分群 09.单细胞转录组数据处理之细胞亚群比例比较
iScience DOI:https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103030 一句话概括 数据分析文章:scRNA分析重症COVID-19患者多个样本,得到一种单核细胞衍生的肺泡巨噬细胞 使用的数据 对照1:10例健康气管样本( Deprez et al., 2020) 对照2:4例健康肺样本(Madissoon et al., 2019) BALF单细胞数据(支气管肺泡灌洗液, broncho-alveolar https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/24e25182-6d40-41fa-a4f5-fc33e365f86f/mmc2 rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib14 [2] Madissoon et al., 2019: https://www.cell.com/ rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib2
(全部的代码复制粘贴即可运行,欢迎尝试以及批评指正) 现在是雪貂支气管肺泡灌洗液单细胞转录组显示SARS-CoV-2感染期间巨噬细胞的顺序变化专辑第2讲:主要是对 NK cells and CD8+T ", label=T) dev.off() 1643460147179 #未感染对照组(n=3)、2 dpi (n=3)和5 dpi (n=4)各细胞类型在NK细胞群中的比例 pdf("Fig2b.NK_stacked_bar_composition_celltype.pdf CD8+T细胞在阴性对照,2 dpi和5 dpi处的分布 pdf("Fig2g.condition_umap_CD8.pdf",9,15) par(mfrow=c(1,3), mar = c(1,1,3,1 ="dpi 2", "C5"="dpi 5")[gr]) } dev.off() 1643464265434 #CD8+T细胞中OAS1和ISG15的表达 pdf("Fig2h.featureplot.pdf 去除细胞效应和基因效应 06.单细胞转录组数据的降维聚类分群 07.单细胞转录组数据处理之细胞亚群注释 08.把拿到的亚群进行更细致的分群 09.单细胞转录组数据处理之细胞亚群比例比较
研究观察到meta-program在正常-恶性转化过程中呈现动态演变:随着病变进展,MP2-肺泡Ⅱ型与MP5-肺泡Ⅰ型程序显著渐进性下降,而MP6-肿瘤/KRT8高表达肺泡中间细胞程序持续上升。 从形态正常组织到前驱病变(非典型腺瘤性增生/原位腺癌)、微浸润腺癌直至肺腺癌的演进过程中,MP2-肺泡Ⅱ型与MP5-肺泡Ⅰ型程序显著递减,MP6-肿瘤/KRT8高表达肺泡中间细胞程序递增。 反应性肺细胞稀疏分布于病变周边区域,保留肺泡特征(MP2-肺泡Ⅱ型)但共表达MP6-肿瘤/KRT8高表达肺泡中间细胞与MP7-炎症/应激程序,提示其处于从正常肺泡细胞向肿瘤早期表型偏离的关键阶段。 通过分析肺泡谱系细胞的转录特征,识别出定位在肺泡Ⅰ/Ⅱ型细胞之间的KRT8高表达肺泡中间细胞,同时发现了一个以高表达CXCL2和NFKBIA/Z为特征的炎症性肺泡Ⅱ型细胞亚群。 需要强调的是,还发现其他促炎细胞亚群在KRT8高表达肺泡中间细胞和/或早期前驱病变邻域中富集,包括CCL2+、IL18+、NFKB1+及CSF1+免疫群体。
知识积累健康肺泡的修复依赖于肺泡干细胞分化为特定上皮细胞以维持气体交换的能力。在特发性肺纤维化(IPF)等慢性纤维化肺病中,这一再生过程出现异常。 结果1、IPF肺脏再生肺泡生态位的时空定义结果2、IPF肺脏再生肺泡生态位的细胞组成特征鉴定出5种肺泡上皮细胞类型,核心发现:1)异常上皮(ABIs+基底细胞)占IPF再生肺泡的64%,功能性ATI细胞不足 5%(健康肺ATI:ATII为1:2);2)免疫细胞在疾病各期持续富集,以CD14低单核细胞、CD4/CD8 T细胞和CD206high巨噬细胞为主,且组成无显著变化。 巨噬细胞、NK细胞等6类细胞显著相关(r=0.50-0.85);2)中性粒细胞/NK细胞的相关性仅见于中期;3)CD206high巨噬细胞是唯一在各期均与ABI_b-DC毗邻簇数量同步增加的细胞;4)仅 :通过最小外接圆(MEC)算法发现,CD206mid/high巨噬细胞与ABI_b-DC毗邻cluster在病变前沿(中期)形成最强空间三联体(NCF>2)晚期疾病中,ABI_a与CD206high巨噬细胞共定位增强血管相关免疫招募
在人原代细胞方面,Epithelix可提供多种低代次冷冻保存细胞,包括原代肺泡上皮细胞、肺泡巨噬细胞等。这类细胞来自人肺组织分离,并经过标准化冻存和运输处理,以尽可能保证细胞活性与实验一致性。 不过,原代细胞通常对培养条件更敏感,也不适合无限传代,因此在实验设计中需要尽量减少传代次数,并控制复苏、培养和保存条件。图2:Epithelix人原代冻存细胞产品清单。 这类细胞来源于人体肺组织,能够较好保留肺泡上皮细胞的生物学特征,适合用于构建更接近人体肺泡微环境的体外模型。 另一类重要细胞是原代肺泡巨噬细胞(AlveolarMacrophages)。肺泡巨噬细胞是肺部免疫研究中的关键细胞类型,参与颗粒物清除、局部免疫调控、炎症反应和组织稳态维持。 在部分实验体系中,肺泡巨噬细胞还可以与肺泡上皮细胞共同构建2D或3D共培养体系,从而模拟上皮细胞与免疫细胞之间的相互作用,为肺泡微环境研究提供更完整的实验条件。
分析结果1、SARS-CoV-2感染前后仓鼠肺器官尺度免疫图谱无监督的单细胞、空间聚类分析结果2、免疫图谱显示的肺泡DC-T免疫中枢Stereo-seq数据与scRNA数据的联合分析整合的Stereo-seq 和scRNA-seq数据的高空间分辨率、器官尺度视野和转录组范围特征使我们能够研究SARS-CoV-2感染前后不同细胞亚群的共定位。 基于CellChat分析推断共定位细胞亚群的细胞间通讯,研究DC-T免疫中枢中细胞类型与肺泡定位的ATI和巨核细胞之间的潜在相互作用。 分析结果3、肺泡DC-T免疫枢纽对SARS-CoV-2感染的反应空间共定位的细胞会增强细胞间的协同作用。 数据显示,在d14时,仓鼠肺中几乎不存在SARS-CoV-2 rna,肺泡DC-T免疫中枢含有Ccr7+Ido1+ dc、Cd160+Cd8+ T细胞和Tnfrsf4+Cd4+ T细胞,在d14时恢复到生理水平
(全部的代码复制粘贴即可运行,欢迎尝试以及批评指正) 现在是雪貂支气管肺泡灌洗液单细胞转录组显示SARS-CoV-2感染期间巨噬细胞的顺序变化专辑第一讲:主要是降维聚类分群和每个单细胞亚群的生物学命名! 并且目前大多数可用的免疫细胞转录组分析都来自横断面研究,更重要的是,由于缺乏SARS-CoV-2感染前获得的数据,无法将感染状态与未感染状态进行比较。 对雪貂肺免疫微环境的景观分析揭示了这段时间免疫细胞比例和特征的动态变化。具体来说,根据独特的基因表达模式将巨噬细胞群体划分为十个不同的亚群,并描述了它们的转录组的时间变化。 , "HBA2","EPCAM") #细胞中的markers汇总 #参考”Supplement.pdf“文件中的Supplementary Fig. 3 Idents(MPcov) <- "Annotation 去除细胞效应和基因效应 06.单细胞转录组数据的降维聚类分群 07.单细胞转录组数据处理之细胞亚群注释 08.把拿到的亚群进行更细致的分群 09.单细胞转录组数据处理之细胞亚群比例比较
肺泡2型(AT2)细胞有两个亚群,一个亚群(WIF1+HHIP+CA2+)表达了一些典型的AT2标记(SFTPA1、SFTPC和ETV5),处于静止状态;另一个亚群选择性表达涉及Wnt信号(WNT5A、 LRP5、CTNNBIP和TCF7L2)和解毒(CP、GSTA1和CYP4B1)的基因,可能是肺泡干细胞。 基质细胞中两个细胞群表达经典纤维母细胞标记(BSG和COL1A2),一个(WIF1+FGF18+ASPN+)是典型的肌成纤维细胞,定位于肺泡管。 ),并且都定位于近端血管;TREM2+树突状细胞定位于血管和肺泡(APOC1、APOE、CYP27A1)。 AT2细胞中均检测到ACE2 (SARS、COVID-19冠状病毒)和DPP4 (MERS冠状病毒),与重度肺泡病理一致。
2 前言 2.1 摘要 与COVID-19严重性相关的呼吸免疫特性目前还不清楚。作者选了COVID-19严重程度不同的患者以及健康人的支气管肺泡灌洗液免疫细胞,进行单细胞转录组测序。 发现重度患者的支气管肺泡灌洗液中富含巨噬细胞,普通型患者的特点是存在高度克隆扩增的CD8+ T细胞。 Fig. 1 图A:对支气管肺泡灌洗液免疫细胞进行分群后进行细胞·类型鉴定,UMAP展示出13种细胞类型 图B:主要的支气管肺泡灌洗液免疫细胞在健康、中度、重度患者中的分布 图C:UMAP展示了4组巨噬细胞在健康 M1型巨噬细胞 第三组表达免疫调节基因A2M, GPR183 and CCL13 以及纤维化基因TREM2, TGFB1 and SPP1,说明可能是M2型巨噬细胞 第四组表达肺泡巨噬细胞基因FABP4 and CREB1上调;第四组中,肺泡巨噬细胞特异基因PPARG和CEBPB上调 ?
数据介绍 单细胞测序数据(10x Genomics): 入组5例未经治疗的NSCLC患者,其中2例腺癌,2例鳞癌,1例大细胞癌。 利用2192个高变基因进行主成分分析,确定了8个不同的亚群:内皮细胞、成纤维细胞、B细胞、骨髓细胞、T细胞、肺泡细胞、上皮细胞、癌细胞。 02 TME中的内皮细胞簇 内皮细胞进一步划分为6个亚型: 淋巴管内皮细胞 (PDPN 和 PROX1) 血管内皮细胞 (FLT1+) 2个来源于肿瘤的内皮细胞 (IGFBP3+ 和 SPRY1+) 2 07 TME中的肺泡(上皮)细胞簇 肺泡细胞可进一步划分9个亚群: I型肺泡上皮细胞 (AGER, CAV1) II型肺泡上皮细胞 (SFTPC, ABCA3) 棒状细胞 (SCGB1A1) 基底细胞 (KRT15) 其中I型肺泡上皮细胞、II型肺泡上皮细胞,以及呼吸道表皮细胞只肿瘤中出现。
在这里,我们发现,人类原发性肺腺癌的特征是再生细胞类型的出现,通常在肺损伤后出现,并且转录因子表达有差异,包括肺泡和支气管上皮谱系。 E1:中细分出4种上皮细胞亚型:Ⅰ型肺泡上皮(alveolar epithelial cell types 1,AEC1)、Ⅱ型肺泡上皮(AEC2)、上呼吸道的纤毛细胞(ciliated cells)和分泌细胞 (club cells) E2:E1中的4种细胞+两种参与严重肺损伤修复的肺再生祖细胞、SOX2-derived KRT5+ basal-like cells、AEP(肺泡上皮祖细胞)+ NE(神经内分泌细胞 原发LUAD肿瘤与肺损伤后的正常肺上皮细胞再生的状态相似,并且几乎所有的肺泡和支气管细胞都表现出显著的谱系混乱特点。 再生亚群(type II) → 增殖性SOX2 high 肺泡上皮细胞祖细胞状态(type III)。
其中每一种都处于远端气道内的特定位置,并将其命名为 TRB 分泌细胞(TRB-SC)、末端细支气管前分泌细胞(pre-TB-SCs)、肺泡 0 型上皮细胞(AT0s)、SCGB3A2 纤毛细胞 (SCGB3A2 以LGR5为标志的气道独特的成纤维细胞群 基于人肺部参考数据集,先注释了7个间充质细胞群:肺泡成纤维细胞、外膜成纤维细胞、肌成纤维细胞、纤维肌细胞、周细胞以及血管和气道平滑肌细胞。 空间转录组数据表明,包括FGF14在内的基因表达在气道周围的LGR5+成纤维细胞中富集,但在肺泡区域中不存在。RNA-FISH 显示LGR5+成纤维细胞位于气道的上皮下间质中。 人肺泡上皮中 AT0细胞的动力学和独特的细胞轨迹 作者使用几种不同的轨迹分析算法(scVelo、Monocle3、PAGA、scEpath和Slingshot),发现从AT2群到成熟AT1或TRB-SC 作者进一步使用人类AT2来源的肺泡培养物验证了这些预测。
例如,先前使用电子显微镜和光显微镜的研究估计健康远端肺中II型肺泡细胞(AT2)与I型肺泡细胞(AT1)的比例为1.68。 评估特定肺结构(例如气道、肺泡和血管)内细胞的空间位置支持了对注释细胞身份的高度信心(图2d-i)。 例如,我们观察到基底细胞和多纤毛细胞及其标志基因分别朝向气道的基底膜和内腔(图2d,e)。 这些生态位还捕捉到不同谱系细胞之间更复杂的关系,包括‘健康’的肺泡生态位(T4;C8),其中包含AT1、AT2、毛细血管细胞和肺泡成纤维细胞等其他细胞类型。 有趣的是,尽管这两个生态位都含有高比例的KRT5−/KRT17+细胞,但T3转录生态位主要标记了一系列与过渡性肺泡上皮相关的细胞类型,包括过渡性AT2细胞和呼吸道分泌细胞(RASCs),并且通常出现在靠近活跃纤维化前沿的结构正常肺泡附近 为了进一步分离可能源自肺泡的光晕,仅保留那些主要细胞生态位为 C2/C5(过渡性上皮)、C8(健康肺泡)、C3(KRT5−/KRT17+ 纤维化生态位)和/或 C11(肺腔巨噬细胞聚集生态位)的光晕。
, "category": ["疾病百科", "内科", "呼吸内科"], "prevent": "1、避免感染分支杆菌病,卡氏肺囊肿肺炎,巨细胞病毒等。\n2、注意锻炼身体,提高免疫力。" ,例如巨细胞病毒,卡氏肺孢子虫,组织胞浆菌感染等均发现有肺泡内高蛋白沉着。 \n虽然启动因素尚不明确,但基本上同意发病过程为脂质代谢障碍所致,即由于机体内,外因素作用引起肺泡表面活性物质的代谢异常,到目前为止,研究较多的有肺泡巨噬细胞活力,动物实验证明巨噬细胞吞噬粉尘后其活力明显下降 ,而病员灌洗液中的巨噬细胞内颗粒可使正常细胞活力下降,经支气管肺泡灌洗治疗后,其肺泡巨噬细胞活力可上升,而研究未发现Ⅱ型细胞生成蛋白增加,全身脂代谢也无异常,因此目前一般认为本病与清除能力下降有关。" 实例 import os import json from py2neo import Graph, Node class MedicalGraph: def __init__(self):
这种多技术联用策略为构建高精度肺组织空间图谱提供了可靠方案结果2、不同组织区域中的特定细胞类型和状态细胞分布具有明确的区域偏好性:远端肺:主要富集AT1和AT2肺泡上皮细胞。 关键邻域包括:肺泡实质:以AT1、AT2和气囊细胞为核心,与基质细胞、内皮细胞、单核细胞和NK细胞等形成稳定邻域。 关键细胞类型比例变化:AT0细胞显著增加:发现同时表达AT2细胞(NAPSA, SFTPC)和气道分泌细胞(SCGB3A1, SCGB3A2)标志物的AT0细胞在所有COPD样本中均显著增多,主要位于靠近大小气道的肺泡区域和呼吸性细支气管 AT0-Alv邻域:由AT0、AT1、AT2细胞、成纤维细胞和内皮细胞组成。 健康肺泡邻域的破坏:与健康组织相比,代表正常肺泡结构的两个邻域(AT2-Alv和Cap-Alv)在COPD样本中显著减少,这与COPD病理中的“肺泡简化”现象相符。
但是这些亚群其实还可以有层级结构,以呼吸道上皮各个单细胞亚群的层级结构为例: 这次我们说的呼吸道上皮,主要是肺泡和支气管上皮谱系,因为数据集来源于肺癌的单细胞文章:《Regenerative lineages ) 新辅助化疗后1例,肺腺癌脑转移n =3,肺腺癌骨转移n =1,肺腺癌肾上腺转移n =1) 主要的上皮单细胞亚群是: Ⅰ型肺泡上皮(alveolar epithelial cell types 1,AEC1 )、 Ⅱ型肺泡上皮(AEC2)、 上呼吸道的纤毛细胞(ciliated cells) club 细胞 Secretory 细胞 basal-like cells AEP(肺泡上皮祖细胞) NE(神经内分泌细胞 CAV1','SEMA3B','SCGB1A1','SCGB3A1','SCGB3A2', 'CYP2F1','FOXJ1','CETN2','TEKT1','CCDC78', 'KRT14 ','APOE','EMP3','APOC1','CD44','UCHL1','ASCL1', 'CALCA','TM4SF1','MUC5B','LRP5','SOX2','SOX9','ID2
第一层次降维聚类分群 将208,506细胞分类为九个不同的细胞谱系,以规范的标记基因表达,从而确定上皮细胞(肺泡细胞和癌细胞)、间质细胞(成纤维细胞和内皮细胞)和免疫细胞(T、NK、B、髓系和肥大细胞) 发现纤毛上皮细胞和肺泡细胞位于不同的轨迹分支,标志着它们不同的分化状态。其次,杆状细胞位于纤毛分支和肺泡分支之间,表明其处于中间分化状态。 分析发现大多数S1和S3相关基因在肿瘤细胞和正常细胞之间共享但存在差异调节,并与维持表面活性物质动态平衡、肺泡发育和纤毛运动的正常上皮功能相关,S2相关基因表现出明确的肿瘤导向特征,如积极的细胞运动和异常增殖或凋亡 因此,Ts1和Ts3状态代表了正常分化程序的去调节,而TS2肿瘤细胞状态完全偏离了正常的转录程序。 LUAD患者在不同的部位同时含有Ts1和Ts2肿瘤亚群,其中Ts3的数量较少。 从晚期活检或转移(TL/B、MLN和mBrain)分离的肿瘤细胞的TS2特异性基因表达增加,表明与肿瘤进展和转移有关 Ts2标志性基因高表达患者的总体生存率(双侧对数列检验 )比低表达患者差。
IPF病人肺成纤维细胞异常活化、增殖,介导肺间质基质过度沉积,肺组织过度瘢痕化,使肺泡结构遭到持续性破坏,最终致使IPF患者肺部气体交换受损甚至肺功能丧失,从而导致呼吸衰竭引起死亡。 基于此,山东大学姜新义教授构建了一种可吸入的mRNA纳米递送系统(命名为mMMP13@RP/P-KGF),其通过协同促进肺纤维化病灶中基质降解和肺泡上皮重建而实现对纤维化病灶的修复,为肺纤维化疾病的治疗提供了新思路 本文要点: (1)首次提出并筛选验证了内源性核糖体重组蛋白用于mRNA递送的可行性和效率,并通过双重功能化修饰制备了共载基质金属蛋白酶13 mRNA (mMMP13)和角化细胞生长因子(KGF)的纳米递送系统 该系统具有优良的生物相容性和药物递释能力,雾化吸入后微滴携带的纳米制剂沉积于肺泡中,在病灶部位响应释放外层KGF,促进肺泡上皮细胞增殖;mMMP13重组核糖体蛋白复合物被摄取后,原位产生MMP13加速肺泡腔中细胞外基质降解 (2)体内外实验结果表明,该纳米递送系统可以高效地翻译出MMP13,吸入给药后能够降低小鼠肺组织纤维化水平、协同恢复肺泡完整性,改善博来霉素诱导的IPF小鼠模型肺功能。