单细胞测序专题—脓毒血症

发布日期：2022-10-31 浏览次数：533

脓毒症（sepsis）是指由感染引起的全身炎症反应综合征。脓毒症具有“三高”特点：患病率高、病死率高、治疗费用高。全球每年脓毒症患病人数超过1900万，脓毒症病情凶险，治疗花费高，已经成为临床危重病患者的重要死亡原因之一。即使治愈后存活的患者，也可能存在认知功能障碍，严重影响人类的生活质量，对人类健康造成极大的威胁。

单细胞生物学是近几年非常热门的研究方向，而单细胞测序技术则是这个研究领域最前沿的技术之一。就如同世界上没有完全相同的两片树叶一样，世界上没有两个细胞是完全相同的。所以，单细胞测序对于研究单个细胞就显得至关重要。单细胞测序可以在单个细胞的水平上揭示出每个细胞的独特变化，可用于鉴定全新的细胞类型。单细胞测序技术极大地推动了基因组学的发展，使不同类型的细胞得以精细区分，也使得研究人员能够在单细胞水平进行分子机制研究。

本文对单细胞测序技术在脓毒症研究应用的文章进行导读，欢迎阅读收藏分享。

文章题目：Single-cell transcriptomics reveals the alteration of peripheral blood mononuclear cells driven by sepsis

中文：单细胞转录组学揭示脓毒症驱动的外周血单个核细胞的改变

发表杂志：Ann Transl Med

影响因子：3.297

发表年份：2020

DOI: 10.21037/atm.2020.02.35

摘要:

背景：脓毒症是由感染引起的一种严重的全身性炎症反应综合征，而且死亡率极高。外周血单个核细胞（PBMC）在针对感染引起的免疫反应中起关键作用，其组成和功能在脓毒症中发生了根本性的改变。在这里，研究人员想在单细胞转录水平上表征脓毒症中PBMC的变化。方法：作者从7名脓毒症患者和4名健康志愿者中分离了PBMCs。基于BD Rhapsody技术，对PBMC进行了单细胞RNA测序，并通过无监督聚类和注释分析对细胞类型进行聚类和命名。结果：PBMCs被聚类为6种细胞类型，T细胞和单核细胞的生物学特性以一种更具体的方式进行了展示。研究人员注意到，单核细胞可以聚集为6个子集，在脓毒症驱动的细胞类型组成、基因表达谱和信号传导途径均发生了改变，具有极大的异质性。此外，代表性基因的表达与脓毒症临床指标在单核细胞簇（如NEAT1）中的表达高度相关。结论：尽管该研究是初步的，但本文揭示了脓毒症特异性的PBMCs和相关途径的变化。这些结果描绘了由脓毒血症驱动的PBMCs细胞类型组成、基因表达谱和信号传导途径的变化特征，这为了解临床实践中的疾病进展或治疗提供了独特的视角。

文章题目：Single-cell deconstruction of post-sepsis skeletal muscle and adipose tissue microenvironments

中文：脓毒症患者骨骼肌和脂肪组织微环境的单细胞解构

发表杂志：Journal of Cachexia, Sarcopenia and Muscle

影响因子：9.802

发表年份：2020

DOI: 10.1002/jcsm.12596

摘要:

背景：在严重的脓毒症幸存者中经常观察到骨骼肌质量和功能的持续丧失以及脂肪代谢改变。从组织微环境的角度检查脓毒症相关组织功能障碍的研究还很少。在这项研究中，研究人员综合评估了脓毒症诱导后在单个细胞水平上肌肉和脂肪的转录变化。方法：对照小鼠或粪便诱导脓毒症后1天或1个月的小鼠骨骼肌和内脏白色脂肪组织，采用机械和酶解法从整块组织中制备单细胞，并通过流式细胞分选进一步分离活细胞。采用基于液滴的单细胞RNA测序（scRNA-seq; 10xGenomics）技术对肌肉和脂肪驻留细胞的单细胞进行基因表达谱检测。生物信息学分析以鉴定和比较两种组织中的单细胞亚群。结果：在骨骼肌中，scRNA-seq分析将1438个单细胞聚类为心肌细胞，内皮细胞，成纤维细胞，间充质干细胞，巨噬细胞，嗜中性粒细胞，T细胞，B细胞和树突状细胞。在脂肪组织中，scRNA-seq分析将2281个单细胞聚类为脂肪干细胞，前脂肪细胞，内皮细胞，成纤维细胞，巨噬细胞，树突状细胞，B细胞，T细胞，NK细胞和γδT细胞。脓毒症后1天，大多数非免疫细胞群的比例下降，而免疫细胞群，特别是嗜中性粒细胞和巨噬细胞，高度富集。内皮细胞，中性粒细胞和巨噬细胞的比例变化已采用粪便浆液和盲肠结扎穿刺模型进行了验证。脓毒症后1个月，研究人员观察到某些细胞群的持续富集或耗尽，还揭示了不同细胞类型和组织特异性的恢复到基线转录状态的能力。差异基因表达分析揭示了脓毒症后肌肉和脂肪中的关键基因和途径发生了改变，并且感染/炎症参与和组织损伤信号传导显著增强。最后，调节子分析确定了促性腺激素释放激素和Bay 11-7082可以作为减少脓毒症相关的瘦肉或脂肪损失的靶标/化合物。结论：这些数据在单细胞水平上揭示了脓毒症后持续的肌肉和脂肪组织破坏，并强调了使用生物信息学指导治疗干预措施来对抗长期的脓毒症后组织损耗的潜在机遇。

文章题目：Single Cell RNA-SEQ of Human Myeloid Derived Suppressor Cells in Late Sepsis Reveals Multiple Subsets with Unique Transcriptional Responses

中文：单细胞RNA-SEQ揭示晚期脓毒症患者髓源性抑制细胞中具有独特转录反应的多个细胞亚群

发表杂志：SHOCK

影响因子：2.96

发表年份：2020

DOI: 10.1097/SHK.0000000000001671

摘要:

背景：循环中髓源性抑制细胞（MDSCs）的增加与脓毒症的长期不良临床疗效独立相关。研究表明，MDSCs在淋巴细胞抑制中具有独特作用。然而，脓毒症后MDSCs的表征仍然不清楚。这这里，研究人员进行了一项先导性研究，采用单细胞RNA-seq（scRNA-seq）分析脓毒症中MDSCs亚群的转录组情况。方法：两名脓毒症后第21天的脓毒症患者和两名对照组志愿者的全血PBMCs分别进行混合，然后通过测序开展了转录组和表位的细胞索引（CITE-seq）分析。结果：研究人员成功确定了3个MDSCs子集簇—粒细胞（G-），单核细胞（M-）和早期（E-）MDSCs。与对照组相比，脓毒症后第21天的脓毒症与G-MDSCs/M-MDSCs相对更大的差异有关。脓毒症患者和对照组之间的基因分析揭示了G-MDSC和M-MDSC中细胞特异性的和共同表达的基因，许多共同的基因先前就被认为与MDSCs增殖和免疫抑制功能有关。有趣的是，有若干个被证明对癌症诱导MDSCs免疫抑制至关重要的基因，在此未表现出差异表达现象。结论：这项研究证明，脓毒症晚期MDSCs依然维持免疫抑制作用的转录组特征。但是，慢性重症疾病的局面部分地取决于初始的脓毒症损伤。初步数据还表明，与癌症和/或其他炎症性疾病不同的是，脓毒症晚期患者的MDSCs似乎具有独特的转录组特征。

Molecular Therapy | 低氧刺激诱导小鼠胚胎干细胞肌源性谱系分化