单细胞测序研究新冠恢复期病人的免疫细胞图谱

今天依旧给大家带来一篇文献解读。该篇文献是和新冠相关的研究,发表于上半年,研究团队带头人是第二军医大学国家肝癌科学中心的王红阳院士,是一位笑容明媚并且很有感染力的优秀女性。

这篇文章用单细胞测序的方法,研究了新冠恢复期病人的免疫细胞图谱。通过对数据的逐步抽丝剥茧的解读,对恢复期病人外周血中髓系细胞、NK细胞和淋巴细胞等免疫细胞的变化进行了阐述。

这篇文献没有非常新奇的研究方法,也没有很复杂的实验设计,但我非常喜欢并且觉得值得把它推荐给大家的原因是:这篇文章对数据的初级结果的呈现方式和组织方式,非常的清晰有条理。对于单细胞测序刚入门的朋友,或者需要像新冠一样,从头摸索研究一种疾病或者一类样本的时候,如何去整理和组织你的分析结果,并且捋顺它们,让看的人能更好地理解。从这篇文章中,你会受益匪浅。
正文开始前的传统免责声明:本篇内容不是文献精读解析,更侧重方法和思路,而对结论不作细致解说。想了解更多具体信息的朋友请自行研读原文。
好的,那我们开始吧。
这篇文章中用到的样本数为15例,其中,健康对照供体5例,病人10例。病人中,依据抽样时间和核酸检测呈阴性之间的时间间隔,将病人分成两类。核酸检测呈阴性后7天之内就抽样的,为恢复早期样本(ERS),而距离核酸检测呈阴性后14天以上再抽样的,为恢复晚期样本(LRS)。所有样本抽取外周血后分离单细胞,并进行10X Genomics转录组和免疫组测序,简要的流程图如下:

拿到数据结果之后的第一件事,通常来说就是细胞的分群与分群注释。这里面,分群方法的呈现方式,可以选择以下几种:1. 每群特异基因表达丰度展示。2. 特异基因表达热图展示 

这篇文章,当然一方面受到新冠研究时间紧迫的影响,另一方面也是想把自己想表达的东西简单化,集中化,因此在细胞分群中,只展示了自己想主要研究的三大类主群:髓系细胞群、NK和T细胞群以及B细胞群。
在整体分群注释完成后,作者接下来分不同类别(健康,ERS和LRS)对每种细胞类型所占比例进行的大致研究。呈现方式有tSNE图、百分比堆积柱形图和环形图等。

从图中可以看出,和正常人相比,病人中的髓系细胞数增多,而NK和T细胞数量则明显减少,这种趋势在ERS中尤其明显。
整体研究的最后一步,作者分细胞类型看了一下不同类别样本中的差异表达基因(DEG),并且发现在ERS中,一些炎症细胞因子和趋化因子都相对于正常人有较高表达。

整体研究过后,作者开始分细胞类型进行更细致的研究。因为三种大的细胞类型中的研究思路和方法比较相似,所以我就只挑其中一类给大家叙述。
作者把全部的髓系细胞抽取出来,进行单独研究。首先依旧是细胞的分群注释,依照每群代表性基因的表达,将全部髓系细胞分成不同的六个亚群。

接下来,作者对正常人和病人中,不同髓系细胞亚群的比例变化进行了呈现。结果显示,在ERS患者中,经典CD14+单核细胞的比例明显增多

之后,作者研究了这一类细胞中正常人和ERS患者之间的差异表达基因,通过热图和火山图进行展示。

从差异基因中可以看出,在ERS患者中,炎性基因高表达,而抗炎基因低表达。作者还可视化了其中一个比较重要的炎性基因IL1β的表达情况。

最后一步,作者对找到的差异基因进行GO注释分析,来更好的阐明疾病或临床症状的发生机制。

GO注释到的条目显示,与细胞因子信号转导和炎症激活相关的途径,由

IFITM3、IFI6、IL1β、JUN、FOS、JUNB和KLF6等基因的上调所驱动。

 

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这篇文章的后半部分,作者用差不多一样的方式和结构,研究了NK和T细胞群,以及B细胞群在不同类型样本中的特征。这里就不再赘述。本文中的样本还测了BCR和TCR信息,这部分能做的相关分析在我之前供稿的几篇文章中说过,这里也不再说了。
文章主要的结论是,在恢复早期的病人中,虽然核酸检测呈阴性,但是病人体内的炎症反应依然比较剧烈,自然平和的稳态免疫系统并没有完全重建,以致于即使病毒被清除,这部分患者依旧非常脆弱,需要重新评估病人的康复标准和出院标准。

这篇文章从结论和方法上,能看出来时间比较紧张,研究方式也比较简单,甚至略微有些粗糙。用到的软件也是单细胞分析比较常用的软件。但这并不影响它成为一篇有用的参考。就像我开篇说的,在拿到一套新的单细胞数据的时候,初级分析就是上面这些,这是一切的基础。基础打牢,才能从对初级结果的整理中,发现感兴趣的点或者值得深入挖掘的点
最后是本送佛送到西·日常操心·保姆级小编给大家画的重点:

希望大家看在本小编尽职尽责的份上,多多转发帮小编增加阅读量,期待下一次和你们相见~拜拜啦!~
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