單細(xì)胞ATAC揭示CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)的功能失調(diào)機(jī)制

01

snRNA-seq助力發(fā)現(xiàn)心肌病基因型相關(guān)的細(xì)胞譜系和轉(zhuǎn)錄本特征

心力衰竭的起因是一系列不同的心血管疾病，各種刺激最終導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此起始的病因并不能指導(dǎo)心力衰竭的治療，目前對(duì)心力衰竭的治療通常需要機(jī)械干預(yù)或者心臟移植。snRNA-seq為心臟的細(xì)胞組成和分子狀態(tài)的表征提供了一個(gè)新的方法，也為發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張型心肌�。―CM）、致心律失常性心肌�。ˋCM）和高心力衰竭發(fā)生率相關(guān)的心臟失調(diào)與基因分型的關(guān)系提供可能性。

本文研究者對(duì)18名健康人心臟和61名心力衰竭病人心臟的心室組織進(jìn)行snRNA-seq研究，獲得了10種主要的細(xì)胞類(lèi)型，并發(fā)現(xiàn)DCM和ACM病人的心肌細(xì)胞明顯減少，而內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞數(shù)量大大增加；然后通過(guò)DCM（LMNA、RBM20、TTN）和ACM（PKP2）相關(guān)的基因型確定了兩種心肌病特有的轉(zhuǎn)錄特征，并確定了常見(jiàn)多態(tài)性的基因特有的心臟細(xì)胞譜系，基于富含基因型的轉(zhuǎn)錄本和細(xì)胞狀態(tài)利用機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)了可預(yù)測(cè)心臟樣本基因型的算法。

這些數(shù)據(jù)闡明了人類(lèi)心力衰竭的共享和不同的細(xì)胞和分子結(jié)構(gòu)，并提出了候選治療靶點(diǎn)。

02

單細(xì)胞+空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序：揭示心肌梗死后巨噬細(xì)胞異質(zhì)性的時(shí)空動(dòng)力學(xué)和Trem2hi巨噬細(xì)胞的潛在功能

心力衰竭 (HF) 是心肌梗死 (MI) 的常見(jiàn)后果，急性心肌梗死后的缺血性損傷將多種先天和適應(yīng)性免疫細(xì)胞招募到梗死的心臟。通過(guò)精確識(shí)別疾病不同階段炎癥細(xì)胞的組成可能為建立新的生物標(biāo)志物和治療方法提供線(xiàn)索。

本研究通過(guò)單細(xì)胞RNA測(cè)序 (scRNA-seq) 與空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)相結(jié)合，研究MI小鼠模型中與梗死相關(guān)免疫細(xì)胞的時(shí)空動(dòng)態(tài)。結(jié)果顯示，鑒定出12個(gè)主要的免疫細(xì)胞群，并且這些細(xì)胞群的比例在心肌梗死后發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。其中巨噬細(xì)胞是目前最豐富的群體（>為60%，除心肌梗死后第1天外）。此外，通過(guò)軌跡分析發(fā)現(xiàn)，心肌梗死后晚期巨噬細(xì)胞中Trem2的表達(dá)上調(diào)，體內(nèi)注射可溶性Trem2可顯著改善梗死心臟的功能和結(jié)構(gòu)。

本研究有助于更好地理解心肌梗死驅(qū)動(dòng)的免疫反應(yīng)，并且通過(guò)進(jìn)一步研究Trem2信號(hào)通路的調(diào)控因子，將有利于探索心肌梗死后心衰的新治療策略。

03

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)膽道閉鎖的潛在治療新方法

膽道閉鎖（BA）是一種新生兒疾病，預(yù)后差，死亡率高，Kasai門(mén)腸造口術(shù)或肝移植，作為最終選擇。BA的病因和發(fā)病機(jī)制尚不清楚，但功能失調(diào)的免疫細(xì)胞，如NK細(xì)胞、B細(xì)胞、CD4+和CD8+T細(xì)胞，與直接或間接的BEC損傷有關(guān)，從而導(dǎo)致膽管損傷。

在這項(xiàng)研究中，首先在NOD/SCID新生小鼠中建立了BA模型，在出生后24小時(shí)內(nèi)接種RRV誘導(dǎo)的BA中先天免疫反應(yīng)的功能，并將其與BALB/c小鼠的BA進(jìn)行比較。然后使用scRNA-seq平臺(tái)分析肝臟中Gr-1+細(xì)胞的組成，發(fā)現(xiàn)CD177+細(xì)胞是Gr-1+細(xì)胞的主要群體，并且表達(dá)了高水平的干擾素刺激和中性粒細(xì)胞脫粒基因。CD177-/-BALB/c小鼠表現(xiàn)出疾病發(fā)作延遲和發(fā)病率和死亡率降低。在BACD177+細(xì)胞中檢測(cè)到大量線(xiàn)粒體，ROS和NET水平升高，這會(huì)誘導(dǎo)共培養(yǎng)中膽管上皮細(xì)胞(BEC)的凋亡。在一項(xiàng)初步臨床研究中，對(duì)BA患者施用NAC可降低CD177+細(xì)胞數(shù)量和ROS水平，這表明潛在的有益作用。

總之，該研究表明，CD177+細(xì)胞通過(guò)NET形成在BA發(fā)病機(jī)制的啟動(dòng)中起重要作用。CD177基因缺陷小鼠的應(yīng)用揭示了這些細(xì)胞在BA發(fā)育中的重要性。

04

心梗單細(xì)胞多組學(xué)＋空轉(zhuǎn)圖譜：?jiǎn)渭?xì)胞多組學(xué)繪制人了心肌梗死細(xì)胞圖譜

心肌梗死是全世界范圍內(nèi)人類(lèi)死亡的主要原因之一，但是心肌梗死后細(xì)胞重塑過(guò)程是如何進(jìn)行還不甚清楚。心肌梗死后，心臟中的細(xì)胞發(fā)生重塑，免疫細(xì)胞在梗死區(qū)域募集、肌成纖維細(xì)胞活化、瘢痕組織形成以及新的血管逐漸形成，了解心肌梗死后心臟從急性缺血到慢性瘢痕形成的具體細(xì)胞和分子機(jī)制將是新療法開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。

本文通過(guò)對(duì)心肌梗死患者與對(duì)照組樣本中心肌組織在不同時(shí)間點(diǎn)、不同生理結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行sn-RANseq、snATAC分析以及空間轉(zhuǎn)錄組分析，繪制了人類(lèi)心肌梗死組織最大、最全面的多組學(xué)圖譜，其中包括了心肌梗死進(jìn)展階段的不同空間信息和樣本，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，在snATAC結(jié)果中找到了罕見(jiàn)的肥大細(xì)胞和脂肪細(xì)胞，空間轉(zhuǎn)錄組結(jié)果解析了心機(jī)梗死后三種組織特征各自的細(xì)胞組成特征，隨后將三者結(jié)果進(jìn)行聯(lián)合，從心肌疾病特異性的心肌細(xì)胞狀態(tài)、心臟上皮細(xì)胞異質(zhì)性、成纖維細(xì)胞分化、相關(guān)信號(hào)通路變化等方面揭開(kāi)了心肌梗死后心臟中不同細(xì)胞的重塑過(guò)程。

本文為評(píng)估心肌細(xì)胞組成類(lèi)型、修復(fù)與重塑過(guò)程的全面理解提供了工具，為心肌梗死領(lǐng)域的研究提供了重要參考，也為心臟疾病的治療提供了重要基礎(chǔ)。

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單細(xì)胞ATAC揭示CAR-T細(xì)胞在體內(nèi)的功能失調(diào)機(jī)制

CAR-T治療在多種惡性血液腫瘤中都取得了良好的治療效果，但也存在體內(nèi)持久性差、易復(fù)發(fā)、不能有效擴(kuò)增、靶抗原丟失或突變、細(xì)胞因子綜合征和神經(jīng)系統(tǒng)毒性、有限的適用性等弊端，在臨床上抗原刺激于CART細(xì)胞的耗竭密切相關(guān)，影響著CART治療的預(yù)后，CART細(xì)胞在進(jìn)入人體后發(fā)生耗竭的機(jī)制是什么？在bulk層面上已經(jīng)有一些研究，但是單細(xì)胞技術(shù)的發(fā)散能夠?qū)ζ鋭?dòng)態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行更加具體的解釋。

本文利用scATAC-seq對(duì)體外培養(yǎng)和多發(fā)性骨髓瘤病人CAR-T細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)耗竭相關(guān)受體的染色質(zhì)可及性差異定義了在腫瘤抗原刺激過(guò)程中耗竭T細(xì)胞可以分為兩個(gè)亞群：中間耗竭T細(xì)胞和終末耗竭T細(xì)胞，進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)LAG-3+細(xì)胞高表達(dá)免疫抑制受體，對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷能力顯著降低，發(fā)育軌跡分析發(fā)現(xiàn)中間耗竭T細(xì)胞富集JUN、FOS、NFKB1、BACH2等轉(zhuǎn)錄因子，終末耗竭T細(xì)胞富集了BATF、IRF4、PRDM1等轉(zhuǎn)錄因子，并在體內(nèi)得到了驗(yàn)證，然后CAR-T細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了差異染色質(zhì)可及性區(qū)域的BATF和IRF4巧匠可以顯著增加CAR-T細(xì)胞的殺傷效果，延長(zhǎng)CAR-T細(xì)胞在小鼠體內(nèi)的維持時(shí)間。

本文從表觀(guān)層面解析CART細(xì)胞殺傷和耗竭過(guò)程的染色質(zhì)看科技型變化圖譜，完善了CART細(xì)胞耗竭的機(jī)制，并在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子對(duì)CART細(xì)胞的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，為臨床改造CART細(xì)胞以實(shí)現(xiàn)更好的治療效果提供新的思路。

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