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这篇14.7分的非肿瘤文章,堪称研究方法的集大成者呀,快来get吧!

小张聊科研  · 公众号  · 科研  · 2024-09-28 16:10

正文

克罗恩病(CD),肠道铺路石样改变,这个典型特征小编现在还记忆犹深呀!今天同大家分享的文献就是从CD中发现了一群捣蛋鬼细胞,这群细胞在CD的活跃期中,起着至关重要的作用。这群“坏小子”也正是今天文章的主角。

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今天同大家好好分析一下,作者是怎么从干湿两方面入手分析的,这一思路能否移植到其他疾病中,使得小伙伴们换一个自身熟悉的领域,也能复刻此类思路呢?大家不妨随着小编一起来学习一下这篇文章,看看是否能有所收获。
文章标题:Identification and multimodal characterization of a specialized epithelial cell type associated with Crohn's disease

 


主要研究内容

本文通过单细胞测序(主要技术)分析了CD研究疾病类型)患者的末端回肠和升结肠细胞,发现了一种与CD相关的特殊上皮细胞类型“LND”关键细胞群)能与免疫细胞相互作用,在CD活跃期中发挥作用。研究还揭示了LND细胞的早期和晚期亚群,它们具有不同的起源和发育潜力,晚期LND细胞比例与抗TNF治疗效果更佳相关(临床转化)。



科学问题

1.他们如何发现LND这群细胞的?
作者首先分析了来自83CD患者和18名非炎症性肠病(IBD)对照者的170个样本中的近20万个细胞,并使用Louvain聚类算法对单细胞数据进行分析,以识别不同的细胞群体,发现LND细胞高表达LCN2NOS2DUOX2等基因,这些基因与抗菌反应和免疫调节相关。但是光分析还是不够的,作者随即通过原位RNA和蛋白质成像技术,HCR-FISH和多重免疫荧光验证了LND细胞的存在和位置。(从单细胞分析到实验验证新兴细胞群体的存在是非常典型的一种验证手段,大家可以学习一下

 

2.既然发现了新的细胞群体,那么又是如何挖掘出这群细胞功能的?

作者通过Transwell迁移实验评估LND细胞对免疫细胞(如单核细胞)迁移的影响,验证LND细胞在免疫细胞招募中的作用。此外,还通过空间转录组技术分析LND细胞与免疫细胞在组织中的共定位模式,揭示它们在空间上的相互作用。

 

3.作者是如何验证LND这群细胞在IBD中作用的?

作者比较了非IBD对照组、IBD不活跃期和IBD活跃期患者样本中的LND细胞比例,发现LND细胞在IBD活跃期显著增多。此外,利用全基因组关联研究(GWAS)中确定的IBD风险位点,通过算法(如SNPsea)分析这些风险位点附近的基因在LND细胞中的表达特异性,以评估LND细胞是否可能直接参与IBD的病理过程。
同时,作者还研究了LND细胞如何影响免疫细胞,特别是它们如何与TNF信号通路相互作用,以及这些相互作用如何影响IBD患者的治疗反应。总的来说,作者从不同患者组织样本中细胞的比例、GWAS分析出的风险位点和对TNF信号通路多个角度,去验证同一个问题,LND如何去影响IBD,这个思路大家可以学习一下,使得证据更加充分



关键实验技术

本文是一篇典型的干湿结合的文章,但是能够发到NC上的干湿结合文章,各个方面都不会落下,不管是生信分析的手段,还是实验上做的验证,抑或是临床样本的使用,每一个拿出来都是很抗打的。
  • 通过单细胞RNA测序识别出LND细胞群并分析其基因表达特征。

  • 使用多重免疫荧光在组织切片中同时检测多种蛋白质的表达和定位,进一步验证LND细胞的标记蛋白。

  • 空间转录组分析组织切片中基因表达的空间分布,揭示LND细胞与免疫细胞的空间关系。

  • 通过SNPsea识别与GWAS风险位点相关的细胞类型,分析LND细胞是否表达IBD风险基因。



研究亮点

1.发现CD患者中的捣蛋鬼细胞

研究单细胞RNA测序技术在CD患者的肠道样本中识别出了一种新的上皮细胞类型,即LND细胞,这群细胞非IBD对照组中罕见,但在CD活跃期显著增多。且LND细胞的表征揭示了它们高表达与抗菌反应和免疫调节相关的基因,如LCN2NOS2DUOX2,这为理解CD的免疫病理机制提供了新的视角。
2.临床转化意义
LND细胞的亚群比例与抗TNF治疗的反应相关,晚期LND细胞比例较高的患者对治疗有更好的反应,这可能有助于开发新的治疗策略和预测工具,以个性化治疗CD患者。



思路拓展

大家可能觉得光看一篇文章不够过瘾,不妨让我们再来看一篇同样发表在Nature Communications上思路类似的文章。

在这项研究中,研究者同样利用scRNA-seq对人类胰岛细胞在内质网和炎症应激条件下的转录特征进行了深入分析,鉴定了14种不同的细胞群,并发现β细胞、α细胞和导管细胞(定位细胞群体)在应激条件下表现出最大的转录反应。

其中,发现了CIB1的基因在应激条件下在胰岛细胞中的表达上调,并通过干细胞衍生的胰岛(SC-islets)模型进一步研究了CIB1键基因,类似上文中TNF的切入点)在维持胰岛健康中的作用。
随后,对CIB1进行了敲低或过表达,发现能够显著影响干细胞衍生胰岛的胰岛素分泌和细胞凋亡。
此外,研究者还利用ATAC测序技术,探索了染色质状态在糖尿病相关应激下的变化,揭示了与T1D风险变异相关的染色质可及性变化。这一发现为开发新的糖尿病治疗策略提供了潜在的细胞类型特异性靶点。
END