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 , myeloid dendritic cells, and T-cells,但发现很多cluster的细胞类型不好确定【A) Control. :https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/24e25182-6d40-41fa-a4f5-fc33e365f86f/ rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib29 [4] Ben Mkaddem et al., 2019: https://www.cell.com
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 , myeloid dendritic cells, and T-cells,但发现很多cluster的细胞类型不好确定【A) Control. :https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/24e25182-6d40-41fa-a4f5-fc33e365f86f/ rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter#bib29 [4] Ben Mkaddem et al., 2019: https://www.cell.com
模式2病例P23中,两个原位腺癌的浸润前克隆B(B1-4)完全区别于浸润性克隆C/D,且配对肺腺癌中未检测到任何浸润前克隆。 结果4、肺泡祖细胞与肺前驱细胞定位于促炎微环境为探究KRT8高表达肺泡中间细胞的致癌机制,进行了上皮细胞通路分析。发现促炎症相关基因集在KRT8高表达肺泡中间细胞中相较于其他上皮亚群呈现最显著富集。 meta-program间关联分析发现:淋巴系MP4与浆细胞MP11呈显著正相关(ρ = 0.606,校正p值 <0.0001),前驱程序MP3与正常肺泡程序MP10正相关(ρ = 0.374,校正p值 巨噬细胞亚群分析再次识别出高表达IL1B的C4亚群,该亚群在非典型腺瘤性增生、原位腺癌乃至微浸润腺癌邻域中的富集程度显著高于肺腺癌。 与前期发现一致,高表达IL1B的C4巨噬细胞亚群存在于早期肺病变的局部微环境中,而这些病变细胞同时高表达IL-1β受体IL1R1。与前文类似,前驱病变邻域相较于肺腺癌含有更多其他促炎细胞亚群。
GSM7306057_sample4_barcodes.tsv.gz"[11] "01_data/sample4/GSM7306057_sample4_features.tsv.gz"[12] "01_ 红细胞基因:在某些情况下,红细胞基因可能在特定类型的细胞(如红细胞)中高度表达,这可能会影响对其他细胞类型基因表达的分析。但是有些测量红细胞基因表达离群值太大或者太小那肯定不对,需要删除这样的。 sample5 sample6 687 622 683 686 677 674 画了核糖体,但是没有用这个,轻微的用了一下红细胞基因4 整合降维聚类分群整合 将高维数据映射到低维空间中聚类分群:聚类分群的目的是将相似的细胞聚集在一起,形成不同的细胞群体或亚群,这些群体可能代表不同的细胞类型或状态。 我理解的就是control中nk和其他细胞的差异基因,和treat和其他细胞之间的差异基因,他俩取交集就是无论在control和treat组中NK和其他细胞都有差异的基因,这个会叫NK和其他细胞的差异保守的基因
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 结果3、IPF肺脏再生肺泡生态位的空间互作特征特异性空间共定位:CD206high/mid巨噬细胞和CD103+ CD4 T细胞是仅有的与ABIs(ABI_a和ABI_b-DC毗邻cluster)显著共定位的免疫细胞 (验证了邻域分析结果)CD103+ CD4 T细胞虽与ABIs共定位但无直接接触,提示其通过体液因子调控疾病阶段特异性网络演化:早期:肺泡上皮细胞(ABIs/基底细胞/ATII)形成独立接触网络,仅CD206mid 肺泡巨噬细胞、B细胞和CD4+/CD8+ T细胞为主虽细胞比例在各期保持稳定,但空间组织模式呈现动态演变:早期:CD103+ CD4 T细胞与ABI_b-DC毗邻簇形成三元互作(含CD206high巨噬细胞
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。 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。 图4:用白桦花粉处理的Epithelix肺泡巨噬细胞。三、MucilAir、SmallAir与AlveolAir分别适用于哪些研究方向?
newsid=155 除了上面三个供体,scRNA-seq分析还利用了一个公共数据( GSE128033 中的GSM3660650)进行佐证(记为HC4),是肺移植供体的新鲜支气管肺泡灌洗液的单细胞测序数据 acc=GSE145926),代码在:https://github.com/zhangzlab/covid_balf 4 结果 4.1 COVID-19的重度患者支气管肺泡免疫功能失调 ? 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 、中度、重度患者中的分布 图D:支气管肺泡灌洗液巨噬细胞的三个基因表达(FCN1, SPP1 and FABP4) 根据marker基因鉴定了31个亚群: ? 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
LRP5、CTNNBIP和TCF7L2)和解毒(CP、GSTA1和CYP4B1)的基因,可能是肺泡干细胞。 图4 趋化因子信号预测肺中的免疫细胞归巢 4绘制肺部疾病的细胞病灶 作者确定233个现存肺部疾病基因的表达,发现了12种疾病相关27个基因的已知或疑似“罪魁祸首”细胞,并确定了15种疾病21个基因的潜在 NECTIN4(麻疹病毒受体)在棒状细胞、纤毛细胞、分化基底细胞和杯状细胞中富集,CDHR3(普通感冒鼻病毒C)在纤毛细胞和神经内分泌细胞中富集,提示感染在这些支气管型相关细胞中启动。 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。 4) 该图谱获取整个器官的新鲜组织和匹配的血液,确保了细胞的广泛性,将此方法应用于其他器官可以创建一个全面的人类分子细胞图谱。
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。 空间邻域的配受体分析解释了细胞间邻域的相互作用分析结果4、肺内Cd160+Cd8+ T细胞快速扩增清除SARS-CoV-2感染分析结果5、DC-T免疫中枢在感染后期的恢复scRNA-seq和Stereo-seq 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 我们主要来关注一下分析方法单细胞用的华大C4平台,质控 + scDblFinder + Seurat + CellChat 。
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)。
03 TME中的成纤维细胞簇 成纤维细胞可进一步划分为6个亚型: 肿瘤来源的细胞特异性表达了胶原蛋白和细胞外基质的分子(COL10A1,COL4A1) 而正常组织来源的成纤维细胞中有更高的弹性蛋白表达 04 TME中的B细胞簇 B 细胞可进一步划分为9个亚型: 滤泡型B细胞 (MS4A1, CXCR4, HLA-DRs) 浆细胞(immunoglobulin gamma) MALT边缘区B细胞 (immunoglobulins 06 TME中的T细胞簇 T细胞可进一步划分为9个亚群: Treg细胞 (FOXP3+) NK细胞及NKT细胞 (FGFBP2) CD8+T细胞 (CD8A+) CD4+T细胞 (CD4+) 通路分析发现肿瘤来源的 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。
(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 (as.table(t(x3))) colnames(x4) = c("sample","celltype","Freq") x4$group = x4$sample %>% str_replace(" -.*","") x4$group = factor(x4$group, levels = c("Ctrl","C2","C5")) top<-function(x){ return(mean(x which(x4$group=="Ctrl"),] dose_C2<-x4[which(x4$group=="C2"),] dose_C5<-x4[which(x4$group=="C5"),] 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
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。 除了肺泡空间积累的巨噬细胞,在肺纤维化 (PF) 样本中,当肺泡重塑不那么显著时,我们观察到肺泡内的较小群组 FABP4+(肺泡)巨噬细胞和间质中的 SPP1+ 巨噬细胞(图 5c)。 ◉ FABP4+ 和 SPP1+ 巨噬细胞存在于轻微重塑的肺泡中,其中包括聚集在肺泡内的 FABP4+ 巨噬细胞(用方括号表示)。 ◉ 标记了迁移到肺泡腔内的单个 FABP4+ 巨噬细胞和小范围的 FABP4+ 聚集(黑箭头),以及间质中的 SPP1+ 巨噬细胞(白箭头),这些标记并不全面。 ’细胞;活化的纤维化成纤维细胞;肺泡 FABP4+ 巨噬细胞;SPP1+ 巨噬细胞;补充表 10)。
、巨噬细胞、中性粒细胞、血浆、嗜碱性粒细胞、B、CD4+ 和CD8+ T、NK和树突)和间充质细胞。 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。 LGR5+成纤维细胞是 FGF(FGF2、FGF7、FGF10 和 FGF14)、BMP(BMP2、BMP4、BMP5 和 BMP7)和 WNT 通路配体的来源,这些配体通过其同源受体(FGFR2 和 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。
环境依赖 jdk、neo4j图数据库 neo4j具体的安装过程可以参考这里:https://cloud.tencent.com/developer/article/1387732 json数据 { ,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。" os.path.join(cur_dir, 'data\\medical2.json') self.g = Graph("http://localhost:7474", username="neo4j
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 and immune-mediated pruning in lung cancer metastasis》,是17个组织的4万多个单细胞数据: 正常肺组织(n = 4)、 原发性肺腺癌(未治疗者7例 ) 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 CETN2','TEKT1','CCDC78', 'KRT14','APOE','EMP3','APOC1','CD44','UCHL1','ASCL1', 'CALCA','TM4SF1
(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4讲:主要是巨噬细胞内部细分亚群的拟时序和RNA速率分析 lavage fluid reveals sequential change of macrophages during SARS-CoV-2 infection in ferrets“中的Figure4 Fig. 4 Trajectory analysis from MDIM to M1 and M2 macrophages. 1643729136434 ## 安装所需要的R包 chooseCRANmirror Annotation) MP$Annotation_2 <- as.character(MP$Annotation) MP$Annotation[MP$Annotation_2 == "APOE pos FABP<em>4</em> 去除<em>细胞</em>效应和基因效应 06.单<em>细胞</em>转录组数据的降维聚类分群 07.单<em>细胞</em>转录组数据处理之<em>细胞</em>亚群注释 08.把拿到的亚群进行更细致的分群 09.单<em>细胞</em>转录组数据处理之<em>细胞</em>亚群比例比较
:4] rownames(a)=a[,1] a=a[,-1] kp1 = grepl('LN',colnames(a)) table(kp1) kp2 = grepl('T',colnames(a)) table(kp2 ) a[1:4,1:4] dim(a) sampl = paste0(phe[,2],phe[,3]) sceList = lapply(unique(sampl) ,function 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
,而预测为阴性主要是髓系和肺泡细胞。 因为肺泡上皮由肺泡I型(AT1)和肺泡II型细胞(AT2),这里并没有区分这两个,统一为肺泡上皮细胞。 with low PDCD1/CTLA4 and high TCF7 expres- sion associated with an immunotherapy response. 发现它主要是在第2个T细胞亚群里面富集 : 免疫疗效相关T细胞亚群 这个黑色素瘤特异性免疫治疗反应相关T细胞亚群如果去跟所有的其它T细胞差异分析,可以看到它是T cell subpopulation with low PDCD1/CTLA4 and high TCF7 expression 免疫治疗反应相关T细胞亚群的特性 最后看疾病特异性单细胞亚群 这里以 facioscapulohumeral
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。 AT0细胞:在肺泡区域被发现,其标志物共表达模式提示该细胞类型内部存在异质性。绘制了假复层上皮的顶端-基底轴向细胞层级结构:基底细胞和上基底细胞富集于靠近基底膜的区域。 结果4、稀有肺细胞类型空间分布研究通过高灵敏度的空间转录组技术(SCRINSHOT),成功绘制了多种罕见上皮细胞在人体肺部的精确分布图谱,并揭示了其区域特异性。 这印证了单细胞研究中“近端气道基因程序在远端上皮细胞中被异常激活”的发现。肺泡上皮与免疫细胞变化:AT1细胞比例降低,T淋巴细胞比例增加。 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。