川崎病(Kawasaki disease,KD)是导致发达国家儿童患获得性心脏病及动脉粥样硬化的主要原因。但是,关于严重型川崎病的免疫反应和分子特征还尚未清晰。目前,已有数篇基于单细胞测序来研究KD的研究发表,并鉴定了一系列的细胞类型、比例和免疫信号改变。
01
川崎病PBMC单核细胞亚型的改变[1]
本研究以从2个川崎病患儿和2个健康对照儿的外周血中分选的外周单核细胞为目标进行scRNA测序,鉴定了患者和正常样本间单核细胞亚型、功能和分化状态的区别。结果发现健康儿童中鉴定到3个单核细胞亚型,为CD14+CD16-单核细胞、CD14+CD16+单核细胞及CD14LowCD16+单核细胞,拟时分析发现三个单核细胞亚型呈现线性的分化趋势,且经历不同的生物学功能。而且发现分化较弱且与中性白细胞活性相关的SELL+CD14+CD16-单核细胞在KD中呈现扩增。本研究解析了KD中单核细胞的异质性及其变化,并鉴定了相关的生物标记物。
图1.富集的单核细胞的scRNA测序
02
川崎病PBMC细胞特征[2]
本研究从一个健康的儿童和一个KD患者的PBMC样本进行scRNA测序,鉴定了12个细胞群。与健康样本比,KD患者的中naive DC8+ T 细胞、T helper 细胞和B细胞比例降低,而主要免疫相关的T细胞、NK细胞比例增加。B、T细胞的GO注释分析发现细胞激活、淋巴细胞活化免疫系统调节通路的富集。
图2.PMBC的scRNA测序
03
川崎病PBMC单核细胞及BCR/TCR特征[3]
本研究采用单细胞RNA测序技术,对7例接受静脉注射免疫球蛋白治疗前后、及3例健康对照样本的PBMC进行研究,揭示了相关的免疫图谱。结果表明,单核细胞是川崎病PBMC中差异表达基因的主要来源,KD患者汇中上调的炎症介质、免疫球蛋白和下调的MHC-II类基因。单细胞RNA测序结果和另外的16例KD患者的流式结果表明尽管KD患者在治疗后总的B细胞降低,但是B细胞中浆细胞的比例则上升;与健康样本相比,KD患者中CD8+ T 细胞的比例、特别是记忆CD8 T细胞的比例更低。单细胞免疫组库的结果表明,治疗后KD患者体内均出现单BCR和TCR克隆扩增。本研究揭示了每种细胞类型的潜在生物过程改变,并绘制了川崎病单细胞免疫图谱,为剖析川崎病的发病和治疗机制提供了重要依据,并为进一步筛选诊断和预后的标志物,甚至鉴定川崎病病原体提供了重要的数据资源。
图3.单细胞测序揭示KD患者治疗前后以及健康对照的PBMC细胞图谱
图4.不同条件的主要细胞类型比例比较
图5.单核细胞的基因表达特征
图6.B细胞及BCR的特征
图7.T细胞及TCR特征
总 结
这三项研究都是采用单细胞测序来研究川崎病,研究的样本均是PBMC。三篇文章研究有一致之处,也各有侧重。在细胞类型的分析上,都发现单核细胞的改变。NC的文章在样本选择上加入了治疗前后的对照,在研究的策略上还包括了单细胞BCR和TCR,结论也更加深入全面。此类研究取样简单,设计直接,对类似疾病的研究有重要的参考和借鉴意义。
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参考文献:
[1] Geng Z, Tao Y, Zheng F, et al. Altered Monocyte Subsets in Kawasaki Disease Revealed by Single-cell RNA-Sequencing[J]. Journal of Inflammation Research, 2021, 14: 885.
[2] Fan X, Zhou Y, Guo X, et al. Utilizing single-cell RNA sequencing for analyzing the characteristics of PBMC in patients with Kawasaki disease[J]. BMC pediatrics, 2021, 21(1): 1-9.
[3] Wang Z, Xie L, Ding G, et al. Single-cell RNA sequencing of peripheral blood mononuclear cells from acute Kawasaki disease patients[J]. Nature communications, 2021, 12(1): 1-10.