今天讲的这篇文章,应该是免疫微环境研究中比较烧钱的,他们通过空间转录组和单细胞测序等技术,分析了巨噬细胞与上皮细胞的重塑。这篇文章是中山大学附属第七医院耳鼻咽喉科的博士后,发表在14.2分的Journal Allergy Clin Immunol上的文章,说实话是挺烧钱的:
他们研究的内容是eCRSwNP(嗜酸性粒细胞性慢性鼻-鼻窦炎伴鼻息肉), 这是一种持续的鼻窦粘膜炎症性疾病,这个鼻息肉的一个显著特征,就是上皮细胞的重塑,包括基底细胞和杯状细胞增生、基底膜增厚等。他们就从空间转录组学入手,来分析eCRSwNP中上皮细胞重塑病变的原因。空间转录组其实就是分析具体空间位置上mRNA的表达情况,测序的捕获探针都带有具体的位置信息:
通过空间转录组分析,他们发现了eCRSwNP和健康对照的上皮细胞中显著差异表达的基因:
通过对于差异基因的聚类分析,他们发现eCRSwNP上皮细胞中EMT相关的蛋白VIM(Vimentin,这个蛋白在EMT上皮间质转换信号通路中有着比较重要的作用,不清楚EMT通路的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列)。他们发现了EMT、氨基酸/葡萄糖代谢、细胞外基质组织、丙酮酸代谢和FAO等通路,在eCRSwNP上皮细胞中得到了富集。而空间转录组学也可以显示出,eCRSwNP中免疫细胞也有明显的浸润,包括B细胞、T细胞、巨噬细胞、髓样细胞等免疫细胞都有不同程度的浸润,这也就提示了免疫细胞的浸润很可能与eCRSwNP上皮细胞的重塑有着一定的联系:
为了分析免疫微环境中,免疫细胞对于eCRSwNP上皮细胞的重塑的关联性,他们又通过单细胞测序(下图的UMAP图,就是展示单细胞测序的结果,UMAP图和tSNE图类似,都是将基因表达作为多重主成因的PCA分析,进行了降维,展示成二维图像,不清楚的话可以看看《列文虎克读文献》和《夏老师带你读文献》),分析了浸润eCRSwNP上皮的免疫细胞亚群。结果发现ALOX15+的M2巨噬细胞在eCRSwNP中特异性增多:
相比ALOX15- M2巨噬细胞浸润的CRSwNP,ALOX15+ M2巨噬细胞比例高的CRSwNP表现出更明显的上皮重塑特征,ALOX15+ M2巨噬细胞高,会导致息肉组织中与炎症驱动上皮重塑相关的基因显著增加,而与上皮形态完整性相关的转录本显著减少(下面的小提琴图展示的就是这一现象,不清楚小提琴图要怎么看的话,可以回去看看《夏老师带你读文献》复习下):
ALOX15+ M2巨噬细胞需要与上皮细胞建立起互作,才能解释ALOX15+ M2巨噬细胞对于上皮细胞重塑所产生的影响。于是他们分析了单细胞测序结果中ALOX15+ M2巨噬细胞对于上皮细胞之间的串扰,这种串扰是建立在配体和受体之间结合导致的细胞通讯的基础上的。例如ALOX15+ M2巨噬细胞产生了WNT5B,结合了上皮细胞上Wnt信号通路的受体(Wnt信号通路也是比较经典的信号通路,通过细胞外的Wnt作为配体激活下游的β-Catenin,不熟悉的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列):
为了验证ALOX15+ M2巨噬细胞对于上皮细胞的影响,他们进行了共培养分析。通过共培养,他们发现ALOX15+ M2巨噬细胞,的确能对上皮增殖和分化造成影响,在hNEC(人鼻黏膜上皮细胞)中诱导EMT(上皮间质转化,这个其实在肿瘤中研究的也比较普遍,也就是通过上皮细胞和间质细胞之间性状的转换,导致上皮细胞迁移侵袭能力增强,不清楚的话可以看看《信号通路是什么鬼?》系列):
之前的分析发现ALOX15+ M2巨噬细胞所产生的CCL13、CCL18、OPN(骨桥蛋白)和WNT5B,是诱导上皮细胞EMT的潜在配体。通过使用者几种细胞因子、趋化因子和配体,对上皮细胞进行进一步的诱导(这里其实也就是柯霍氏法则的验证,移入一个潜在的因子,来分析可能导致的表型,确定是哪个配体对表型产生的贡献,不清楚柯霍氏法则的话,可以看看《科研的推理和逻辑:从实验台到咖啡桌》、《轻松的文献导读》和《列文虎克读文献》),结果发现ALOX15+ M2巨噬细胞通过产生CCL13,促进了上皮细胞的EMT转化:
最后就形成了这样一个示意图,其实这篇文章思路还是挺清楚的,首先是通过空间转录组学分析,明确eCRSwNP的上皮重塑,以及免疫细胞的浸润。然后通过单细胞测序分析免疫浸润的具体细胞亚群,然后进一步分析,明确免疫细胞与上皮细胞之间的Crosstalk,接着通过体外实验进行了验证:
整篇文章的思路是比较清晰的,烧的钱估计也是不少,但得到最终的这个结果是挺不错的。好了,今天就先策到这里吧,有兴趣的话,可以看看原文,祝你们心明眼亮。
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