《单细胞转录组测序数据分析COVID-19患者恢复期的免疫细胞》

  • 来源专题:实验室生物安全
  • 编译者: 苑晓梅
  • 发布时间:2020-05-28
  • 单细胞转录组数据:分别从10个COVID-19和5个健康个体中获得PBMC细胞后,进行单细胞转录组分析,同时分析了BCR和TCR,患者来自于恢复期患者。根据基因的特异性表达,将PBMC中的细胞分为三种来源的免疫细胞:髓系细胞、NK和T细胞以及B细胞。进一步对其进行划分,共计获得20种不同的免疫细胞cluster。

    首先对三种大类免疫细胞在COVID-19患者中的变化进行分析,结果表明相对于健康个体,患者中髓系细胞的比例显著增加,NK和T细胞的比例降低,同时发现在恢复后期患者中B细胞以及NK和T细胞的比例高于恢复早期患者,但是髓系细胞的比例低于恢复早期患者。以上结果表明在感染患者PBMC中淋巴细胞和髓系细胞的比例具有显著的变化。同时作者分析了在感染前后不同免疫细胞的基因表达差异分析,结果表明在患者免疫细胞中炎症因子和趋化因子显著增加。

    接下来作者对髓系细胞进行分析,根据特异性基因的表达,将髓系细胞分为6种细胞,分别命名为Classical CD14++ monocytes (M1),non-classical CD16++ (FCGR3A) CD14−/+ monocytes (M2),intermediate CD14++ CD16+ monocytes (M3),CD1C+ cDC2 (M4), CLEC9A+ cDC1 (M5)和 pDC(CLEC4C+CD123+) (M6) 。接下来作者分别对比了不同髓系细胞在感染前后的变化,结果发现M1在恢复早期患者种显著高于健康个体,同时发现CD14+细胞中IL-1β和TNF显著增加。进一步发现在患者中促炎因子和干扰素刺激基因显著增加,但是一炎基因显著降低。同时对比了恢复前后期IL-1β的变化情况,结果表明在前期显著增加,后期降低。同时对M1高表达基因进行功能通路富集,发现与细胞因子信号和炎症因子激活相关。

    接下来作者对NK细胞和T细胞进行分析,根据基因表达差异分析,将其分为 不同的10个细胞亚群,包括2种不同的NK细胞亚群和8种不同的T细胞。分别比较了在感染前后不同细胞亚群的变化情况,在患者中效应CD8+ T细胞核NK细胞显著降低,CD4+ T细胞比较稳定。接下来作者分析了在不同NK和T细胞中基因表达差异,发现在感染患者中炎症相关因子和干扰素刺激基因显著增加,与髓系细胞类似。同时根据TCR测序分析发现在恢复早期患者中T细胞的增殖显著降低。

    接下来作者对PBMC中B细胞亚群进行分析,根据基因特异性表达,将B细胞分成4个不同的cluster,并根据基因表达进行定义,并对比了患者和健康个体之间的差异,发现浆细胞在患者中显著增加,但是naive B细胞显著降低。同时发现在恢复早期患者的MPB细胞中B细胞活化相关基因在感染患者中显著增加,在浆细胞和抗体分泌细胞中也存在相同的现象,说明抗体分泌细胞在病毒感染过程中发挥关键的功能。同样的,作者分析了不同B细胞亚群基因表达分析,发现相对于健康个体,患者中炎症因子显著增加。

    最后作者研究在感染患者中PBMC中各种细胞之间的相互关系来分析以上发现的在患者中不同细胞亚群发生的变化。在感染患者中发现了单核细胞活化,增殖以及炎症相关的信号,同时发现T细胞-单核细胞之间的相互作用可能在提高患者免疫应答中发挥重要作用。

  • 原文来源:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7197635/
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