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 lavage fluid):总共14个样本,包括对照、轻度和重症患者样本 (Liao et al., 2020) BALF单细胞群初步注释 利用Liao文章的marker基因,大致分成macrophages , myeloid dendritic cells, and T-cells,但发现很多cluster的细胞类型不好确定【A) Control. Liao et al markers】 于是自己又细分亚群,分别得到19, 17, and 18个cluster, 21939, 7316 and 37197 cells 然后又找了一些marker自行细胞注释
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 lavage fluid):总共14个样本,包括对照、轻度和重症患者样本 (Liao et al., 2020) BALF单细胞群初步注释 利用Liao文章的marker基因,大致分成macrophages , myeloid dendritic cells, and T-cells,但发现很多cluster的细胞类型不好确定【A) Control. Liao et al markers】 于是自己又细分亚群,分别得到19, 17, and 18个cluster, 21939, 7316 and 37197 cells 然后又找了一些marker自行细胞注释
发现位于肺泡Ⅱ型细胞与肿瘤细胞之间的KRT8高表达肺泡中间细胞亚群,该群细胞与前驱病变细胞紧密聚集。 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。 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。 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。 与所有其他上皮亚群(包括正常肺泡细胞和晚期肿瘤细胞)相比,KRT8高表达肺泡中间细胞、非典型腺瘤性增生和炎症性肺泡Ⅱ型细胞的邻域中C15细胞数量显著更多。
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 基于网络聚类分析,确定了11个细胞模块。同一模块内的细胞亚群往往在空间上共定位。 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(ggplot2) library(tidyr) library(piano) library(msigdbr) library(grid) library(Hmisc) ## 载入巨噬细胞 activated M1) #proliferating macrophages #engulfing macrophages #unclassified cells ## Fig3a巨噬细胞亚群的 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
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。 本文基于Epithelix、肺泡细胞、肺泡巨噬细胞、MucilAir、3D肺模型、人源肺细胞等相关应用的公开资料、参考文献曼博生物整理发布,用于科研技术交流与学习参考。
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。 损伤发生后,健康肺部展现出显著的修复能力,这一过程由多种祖细胞支持,包括Ⅱ型肺泡上皮细胞(ATII)、克拉拉细胞、KRT5⁻支气管肺泡干细胞(BASCs)以及更为罕见的KRT5高表达气道基底干细胞。 纤维化反应被认为是肺泡微损伤后过度修复所致:活化的成纤维细胞通过沉积胶原蛋白扩张间质。这种结构改变伴随显著免疫细胞浸润以及异常上皮再生——形成细支气管样细胞而非薄壁的Ⅰ型肺泡上皮细胞。 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 FN表达异质性CD206highFNhigh肺泡巨噬细胞构成独立亚群,与既往报道的定居型/促纤维化亚群均不同潜在功能意义FN信号:可能通过整合素受体维持ABI存活或促进基底样分化MIF信号:或调控巨噬细胞向病变肺泡区域的迁移与滞留时空特异性
方法流程 研究结果 1人类肺的58种分子细胞类型 作者获得了3个病人正常的肺组织,包括支气管、细支气管和肺泡区域以及外周血。 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。 另一个(纤维肌细胞)表达较高的收缩基因(MYH11、CNN1和TAGLN),与气道平滑肌和肺泡混杂在一起。 ),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)。
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。 支气管肺泡灌洗液(BALF)含有细支气管和肺泡的微环境信息,因此选择它作为实验材料。 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 and CREB1上调;第四组中,肺泡巨噬细胞特异基因PPARG和CEBPB上调 ?
而单细胞测序可以从单细胞精度上,了解基质细胞的异质性、以及基质细胞和肿瘤细胞是如何相互影响、互相博弈的。 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。 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。 I型肺泡上皮细胞、呼吸道上皮细胞以及交叉树突状细胞的marker基因高表达预示着LUSC患者生存较差。而CD8+T细胞marker基因高表达反映了LUAD患者的生存较差。
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。
", "desc": "肺泡蛋白质沉积症(简称PAP),又称Rosen-Castle-man-Liebow综合征,是一种罕见疾病。 该病以肺泡和细支气管腔内充满PAS染色阳性,来自肺的富磷脂蛋白质物质为其特征,好发于青中年,男性发病约3倍于女性。" ,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。"
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。 同样,空间数据使我们能够识别成纤维细胞亚型,包括广泛分布于肺部的肺泡成纤维细胞、围绕传导气道和肺泡管的肌成纤维细胞、在斑片状病灶中的‘纤维化’活化成纤维细胞以及在胸膜表面与间皮细胞相邻的‘胸膜下’成纤维细胞 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)。
结果1、基于HybISS技术的细胞类型图谱揭示了特定的细胞邻域结构通过HybISS技术对26万个细胞进行分析,鉴定出6大类细胞群体(气道上皮细胞、免疫细胞、肺泡上皮细胞、内皮细胞、基质细胞和粘膜下腺), 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。 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。
19患者的支气管肺泡灌洗液(BAL)样本,同时与非COVID-19肺炎和正常肺的BAL进行了比较。 降维聚类分析后得到16种细胞类型,分别为淋巴系细胞包括T细胞、B细胞、NK细胞和浆细胞。髓系细胞包括单核细胞、巨噬细胞、树突细胞(cDC)、中性粒细胞和肥大细胞。 上皮细胞包括肺泡Ⅱ型上皮细胞、分泌细胞和纤毛细胞等。通过整合Liao等人关于COVID-19 BAL的scRNA-seq数据(包括3名“轻度”和6名“严重”COVID-19患者的 51631个细胞)。 在COVID-19中,FABP4medium和FABP4high肺泡巨噬细胞均减少,尽管在轻症和危重症比较中无显著差异。 FCN1高单核细胞在轻度和危重型COVID-19中显著减少,而肺泡巨噬细胞增加(图5d)。 使用Slingshot重建了两个单核-巨噬细胞谱系。
前面我们系统性梳理了各种器官的上皮细胞的细分亚群,以及其对应的标记基因列表: 乳腺上皮细胞单细胞亚群 肝上皮细胞单细胞亚群 肺上皮细胞单细胞亚群 结直肠上皮细胞单细胞亚群 胃上皮细胞单细胞亚群 肾上皮细胞单细胞亚群 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 ) 可以看到如下所示的呼吸道上皮各个单细胞亚群的层级结构: 单细胞亚群的层级结构 而且各个单细胞亚群的各自的高表达量基因也给出来了: 各个单细胞亚群的各自的高表达量基因 这样的话,很方便拿这些基因去自己的数据里面的检测看看
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。
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) MBrain样本中含有可检测到的免疫细胞(T、B和NK细胞)以及常驻的少突胶质细胞和髓样细胞(小胶质细胞)。 其它加分项 对正常上皮细胞和手术切除的肿瘤细胞的比较分析,探索腺癌细胞的内在特征。 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 往期回顾 读《结节状病灶细胞生态学的单细胞视角》 单细胞RNA测序揭示胶质瘤相关脑巨噬细胞功能异质性 除了GEO ,还可以去哪里挖掘单细胞数据 端到端的单细胞管道SCP-整合流程 单细胞测序最好的教程
做3个处理3个对照这样的6个单细胞转录组样品就十万块钱人民币了,其实这里面就算找到了两个分组里面的某个单细胞亚群有比例差异也很难有统计学显著性。 最后仍然是需要去扩大样品队列做流式细胞术验证目标单细胞亚群,更别说很多亚群其实根本就分辨不出来,无论是第一层次还是第四层次的降维聚类分群,都大受限制。 ,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。 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