发布日期：2024-11-04 22:03 点击次数：159
皮皮娘 间质性膀胱炎（IC）是一种以剧烈的盆腔悲凉和泌尿系统症状为特征的膀胱悲凉抽象征皮皮娘，是一种严重的慢性疾病。现在，IC的病因和病理生理仍不明晰，会诊难题，休养难题。因此，要紧需要了解IC发生发展的分子机制，找到有用的休养靶点。最近，有扣问通过scRNA-Seq聚合CyTOF对CD45+单细胞进行了全面的表型和功能扣问。然后，通过多模态交集分析，将scRNA-Seq获取的免疫不雅点与空间转录组（ST）的恶果整合，揭示了IC患者膀胱的免疫景不雅。该扣问发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》，IF：38.104。
时期门道：
主要恶果：
1. IC膀胱CD45+免疫细胞的单细胞转录谱
为了破译和构建IC的免疫图谱，作家使用scRNA-seq来检测IC和健康志愿者膀胱的转录组异质性（图1a）。病理特征表露IC膀胱较对照组：尿路上皮剥蚀或剖解丧失、血管生成、免疫细胞浸润（图1b）。IC患者和对照组的膀胱标本清新采集，剖解，消化成单个细胞，共辩认出135,091个CD45+免疫单细胞并进行测序。经过严格的质料边界，共获取了92,029个优质CD45+免疫细胞（图1c）。细胞计数与基因之间有较高的联系总计（R = 0.8995），而与线粒体基因之间莫得联系总计（R =−0.006）（图1d）。检测到7种具有最显豁的造血和组织谱系界说基因的细胞类型，包括T细胞、B细胞、髓细胞、成纤维细胞、上皮细胞、NK细胞和内皮细胞 （图1e-h）。去除双联细胞后，面前的细胞景不雅由94.42%的CD45+免疫细胞和5.58%的CD45 -单细胞构成（图1h）。
图1 scRNA-seq和空间转录组学（ST）使命进程概述
2. T和B细胞谱系的渐渐聚类发现CD8+ T细胞功能顽固和B细胞越过活化
为了表征IC组和对照组之间单个T细胞亚群的变化，作家将T细胞亚群化，并字据经典T细胞标志物的抒发获取9个亚群：即5个CD4+ T细胞簇、3个CD8+ T细胞簇和1个NKT细胞簇（图2a）。在CD4+ T细胞中，通过专有的转录因子和marker的抒发，发现了2个援手T细胞簇，包括Tregs和滤泡援手T细胞（Tfh）（图2b），还发现了IL-10，在treg中真是检测不到，这可能意味着IC组免疫调度交加。通过高抒发CCL5、CXCR6和PRDM1识别效应性操心性CD4+ T细胞（CD4+ Tem），通过抒发IL-7R、CCR7和SELL识别核心操心性CD4+ T细胞（CD4+ Tcm）。CD69和ICOS在这些簇中上调，辅导这些细胞更可能是核心操心性CD4+ T细胞而不是运转T细胞。TCF7和KLF2的抒发标明早期核心操心性T细胞表型（图2b）。对T细胞亚群比例的分析标明，IC膀胱中treg细胞显耀增多，Th17细胞显耀减少（图2c）。对IC组与对照组比较的各异抒发基因（DEGs）进行GO和KEGG富集分析。treg的DEGs主要富集在mRNA理解代谢过程、病毒受体和黏着斑（图2d）。而Th17细胞的DEGs主要富集在经典的炎症信号通路，如IL-17信号通路和NF-κB信号通路（图2e）。CD8A和细胞毒基因（GZMA、GZMK、GZMB、NKG7和PRF1）高抒发，梗概出两个CD8+效应T细胞簇（CD8+ Tef）。CD8+ Tef细胞高抒发细胞毒标志物，GZMK+ CD8+ T细胞簇中GZMK抒发水平最高，GZMA和GZMB抒发水平较低。活化的CD8+ T细胞抒发活化基因（如TRAC、TRBC1和ACTB），但其细胞毒性活性水平相对较低（图2a、b）。CD8+ T细胞的耗竭marker用NR4A2, ISG20, TANK和CAPZB暗示。IC组缺少基因抒发水平相对高于对照组（图2f, g），辅导CD8+ T在该慢性疾病中存在功能顽固。为了进一步扣问B细胞亚群的转录变化，将B细胞亚群分为6个B细胞亚群（图2h），包括运转B细胞、过渡性B细胞（tbc）、活化B细胞、未移动的操心B细胞（USMB）、移动后的操心B细胞（SMB）和浆细胞 （图2i）。活化B细胞和USMB显耀增多，SMB和TBC减少（图2J）。IC组B细胞以活化B细胞为主（46.32%），辅导IC组B细胞活化进程逐步加剧。虚弱联系基因的抒发水平在IC组和对照组之间无显耀各异（图2k）。B细胞的越过激活和浆细胞的梗概辅导IC患者可能会发生热烈的体液免疫响应。因此，检测患者和对照者血浆、尿液中的免疫球卵白IgA、IgM、IgG、IgE。天然两组之间血浆中通盘免疫球卵白的含量莫得统计学各异，但IC患者尿液中发现IgE显耀增多（图2l），辅导IgE可能是IC的一个潜在的尿液生物标志物。
图2 T细胞和B细胞聚焦分析皮皮娘
3.骨髓细胞簇的分类和扎眼表露为免疫联系的巨噬细胞
作家描绘了髓系细胞的分子和功能各异，共梗概出6种细胞类型，包括中性粒细胞、炎症性CD14+巨噬细胞、M2样巨噬细胞、传统树突状细胞（CDC）、浆细胞样树突状细胞（PDC）和肥硕细胞 （图3A）。IC膀胱中的大无数髓系细胞是中性粒细胞（51.20%），而不是肥硕细胞（图3B）。与对照组比较，IC组中性粒细胞中DEGS的KEGG分析表露，在抗原措置和呈递以及类风湿要津炎通路中显耀富集（图3C）。拟时候析神志了从CD14+巨噬细胞到M2样巨噬细胞的主流发展轨迹（图3D, E）。在分化过程中，促炎基因（IL-1Β、S100A8和NLRP3）在CD14+巨噬细胞中抒发上调，但跟着时期的推移逐步下调。同期，吞吃基因和调度受体（CD163、FOLR2、STAB1、C1QA和MSR1）在M2样巨噬细胞中逐步上调（图3F）。与对照组比较，炎性CD14+巨噬细胞的功能与炎症产生联系 （图3g）。然则，m2样巨噬细胞主要通过MHC-II类分子调度免疫（图3h）。此外，m2样巨噬细胞的DEGs主要富集于自己免疫性疾病 （图3i）。为了考据两种不同巨噬细胞的存在，对CD68、S100A8和CD163进行了免疫荧光染色（图3j）。
图3聚焦分析骨髓细胞
4. 用CyTOF说明免疫表型异质性
对IC患者膀胱内的免疫亚群进行了CyTOF表征，并考据了scRNA-seq恶果（图4a）。每个聚类中所选符号的卵白水平如图4b所示。图4b, c表露了IC患者和对照组的40个聚类。对CD45+免疫细胞进行CyTOF分析（图4d）。字据经典标志物，详情了不同的细胞亚群，包括CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、B细胞、巨噬细胞、DCs、肥硕细胞和活化细胞，揣度的细胞类型与scRNA-seq的恶果一致（图4e）。这些数据有助于考据和构建IC膀胱中的细胞免疫细胞图谱。
图4细胞质料分析（Mass cytometry, CyTOF）说明IC膀胱免疫细胞表型异质性
5. IC的免疫激活采集
为了详情IC组中细胞激活之间的潜在互相作用，作家分析了相应的受体和配体的抒发款式。互相作用对主要漫衍在内皮细胞、巨噬细胞、CDC和效应性操心性CD4+ T细胞的名义（图5a）。基于IC组中top50交互对的免疫激活采集如图5b所示。两个趋化因子受体在真是通盘细胞亚群中皆有抒发，但它们的配体主要在成纤维细胞中抒发（图5c和补充图4b）。这些恶果辅导上皮细胞和成纤维细胞可能相助免疫细胞在IC膀胱中的滚动。炎症因子（TNF, IFNG和IL-1β）的高抒发水平标明IC膀胱内存在正经的炎症响应（图5d）。此外，趋化因子CCL5在真是通盘类型的细胞中均上调。ELISA检测说明尿液中CCL5水平高，但血液中无CCL5水平高（图5e），因此CCL5可能是IC的尿液生物标志物。此外，IC膀胱中Treg细胞中IL-10和IL-35的抒发缩小（图5f），TGF-β信号通路的抒发上调（图5g），辅导IC膀胱中Treg细胞功能顽固。再加上CD8+ T耗竭，这些恶果可能辅导IC组存在免疫调度功能顽固，这可能导致捏续的炎症和纤维化。IC患者上皮细胞的DEGs除了参与免疫搪塞外，还富集于东谈主乳头瘤病毒感染、病毒卵白与细胞因子和细胞因子受体的互相作用（图5h）。在成纤维细胞的富集分析中获取了肖似的恶果（图5i）。对IC膀胱上皮细胞的前5个转录因子进行了展望，包括NR2F1、FOXA1、HOXD1、TBX2和OVOL1（图5j）。关于比例变化较大的细胞类型（Tregs、Th17、Act b、SMB、USMB和中性粒细胞），清雅了这些细胞中DEGs的功能恶果，发现它们皆与病毒感染联系（图5k）。因此，汇集了20例IC患者和14例对照者的尿液标本进行病毒检测。东谈主多瘤病毒-2在IC尿液中检出阳性率为95%（19/20），而在对照组尿液中未检出（图5l）。这一发现将为IC的病因学和病理生理机制提供新的足迹和表面依据，今后还需要更多的使命和扣问来真切扣问感染的细胞类型偏激裂缝受体，从而找到休养IC的潜在靶点。
图5基于scRNA-seq的Cellphone DB分析表露了免疫采齐集的串扰
6. ST表露IC尿路上皮内有免疫细胞聚首阻断剂在卵巢癌发生中的作用
为了生成组织切片的无偏倚转录组图，将来自3例IC患者的6个膀胱组织样本和来自对照组的3个样本装置在空间条形码ST芯片载玻片上。切片经H&E染色及brightfield成像，不雅察其组织学特征。经过圭臬质料边界后，聘用Seurat局势进行降维，并通过T-SNE完了可视化。字据每个簇中的DEGs，进行渐渐细胞聚类构建ST图。图6a展示了IC膀胱的第一个ST图。基因和UMIs之间有很强的联系性（图6b）。检测了平滑肌细胞（SMCs）、尿路上皮细胞、肌成纤维细胞、间质细胞（ISCs）和肥硕细胞（KIT）的符号基因（图6c）。图6d神志了圆善的膀胱壁结构，包括尿路上皮区、固有层和肌肉层（图6d）。FN1、TGF-β1、COL1A1和COL3A1在内的纤维化基因在各式细胞类型中均高抒发，这可能标明膀胱结构可能最终发生重度纤维化（图6e）。图6g表露对照膀胱的第一个ST图。基因和UMIs之间的联系总计为0.98（图6h）。梗概了平滑肌细胞、ISCs、成纤维细胞（COL1A2）、肌成纤维细胞和尿路上皮细胞（图6i, j）。然则，在对照组细胞中，纤维化基因的抒发水平较低（图6k）。
图6诓骗多模态交叉分析（MIA）绘图IC膀胱切片不同免疫群体的漫衍图
7.免疫亚群图谱揭示了IC和对照膀胱组织中免疫细胞的漫衍各异
为了精详情位免疫细胞在IC膀胱中的位置，应用多模态交集分析（MIA）来诠释不同组织之间的空间遗弃性映射。恶果表露，真是通盘的免疫亚群，如巨噬细胞、调度性T细胞、驻留操心CD8+ T细胞、浆细胞、PDC、CDCS、NKT细胞、运转B细胞和中性粒细胞，在IC膀胱的尿路上皮区域富集或位于成纤维细胞隔壁（图6f），也在对照膀胱的尿路上皮和平滑肌细胞周围发现（图6l）。但其中唯有一半的免疫细胞亚群在对照膀胱的尿路上皮区域被识别。MIA的扣问恶果说明了上皮细胞和成纤维细胞在IC的发生发展中的要紧作用，CellPhone DB数据库也辅导了这小数。总而言之，作家告捷构建了IC膀胱在空间水平上的免疫图谱，并表征了IC膀胱的免疫采集。
论断：
伦理片在线伦理片观看作家构建了女性IC患者膀胱的免疫景不雅，详情了这些免疫细胞亚群的特征，并报告了它们之间的关系和互相作用。该扣问为IC的免疫图谱扣问始创了前例。免疫系统的扣问可能会对IC的病理生理机制提供更真切的了解，并为异日该病的会诊和休养奠定基础。
参考文件：
Peng L, Jin X, Li BY, Zeng X, Liao BH, Jin T, Chen JW, Gao XS, Wang W, He Q, Chen G, Gong LN, Shen H, Wang KJ, Li H, Luo DY. Integrating single-cell RNA sequencing with spatial transcriptomics reveals immune landscape for interstitial cystitis. Signal Transduct Target Ther. 2022; 7(1):161. doi: 10.1038/s41392-022-00962-8.