空間多組學(xué)技術(shù)揭示健康和原發(fā)硬化性膽管炎（PSC）肝臟免疫圖譜

近日，加拿大多倫多大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在J Hepatol期刊上發(fā)表了題為“Single-cell, single-nucleus, and spatial transcriptomics characterization of the immunological landscape in the healthy and PSC human liver”的文章。這篇文章通過(guò)單細(xì)胞、單細(xì)胞核測(cè)序技術(shù)和10x Visium空間技術(shù)、Nanostring GeoMx DSP空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，深入探索了原發(fā)硬化性膽管炎（PSC）患者肝臟中的免疫細(xì)胞組成和基因表達(dá)特征。研究揭示了PSC肝臟中特定免疫細(xì)胞類型的富集和功能狀態(tài)的變化，以及在PSC肝臟組織中免疫細(xì)胞聚集的區(qū)域性分布，為進(jìn)一步理解PSC的免疫病理機(jī)制和開發(fā)靶向治療策略提供了新的見解。

技術(shù)路線總圖

 
主要結(jié)論

1.NDD肝臟不同供體之間的細(xì)胞類型是保守的，其中巨噬細(xì)胞具有種類多樣性和區(qū)域性分布特征

研究團(tuán)隊(duì)收集了包含超過(guò)100000個(gè)細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，涵蓋了24個(gè)不同NDD（非心臟死亡供體）肝臟樣本，男女性別均衡，年齡跨度廣泛。研究結(jié)果揭示了不同供體之間保守的細(xì)胞類型，樣本被聚類為20個(gè)細(xì)胞組。其中，對(duì)11127個(gè)巨噬細(xì)胞群進(jìn)行了亞群聚類，確定了15個(gè)亞群，其中非炎性Kupffer細(xì)胞和炎性單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞占NDD肝臟中所有巨噬細(xì)胞的40%。使用10x Visium空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，利用分區(qū)評(píng)分確定非炎性巨噬細(xì)胞群位于中央，而活化巨噬細(xì)胞位于門管周圍。

NDD肝臟的單細(xì)胞圖揭示了供體間保守的細(xì)胞類型及巨噬細(xì)胞多樣性

 
2. 肝病中存在膽管細(xì)胞樣肝細(xì)胞及免疫細(xì)胞特征

將來(lái)自四個(gè)NDD中的24511個(gè)單核細(xì)胞與來(lái)自七個(gè)PSC肝臟的53284個(gè)單核細(xì)胞以及來(lái)自兩個(gè)PBC（原發(fā)性膽汁性膽管炎）肝臟的20202個(gè)單核細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與NDD肝臟相比，PBC和PSC樣本含有更少的門管周圍肝細(xì)胞，更多的活化星狀細(xì)胞和膽管細(xì)胞，這些細(xì)胞表達(dá)了多種與免疫反應(yīng)相關(guān)的基因。在PSC和PBC中還觀察到疾病特異性的淋巴細(xì)胞亞群。使用Visium和DSP技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了在PSC和PBC中存在免疫細(xì)胞間的信號(hào)傳遞，如CD4+ T細(xì)胞與肝星狀細(xì)胞和門脈區(qū)內(nèi)皮細(xì)胞之間的相互作用。

Visium和DSP技術(shù)揭示肝病中分化出膽管細(xì)胞樣肝細(xì)胞以及PSC和PBC的免疫復(fù)雜性

 
3.PSC肝臟中的巨噬細(xì)胞存在免疫功能障礙

scRNA-seq揭示了PSC巨噬細(xì)胞的多樣性增加，比PBC和NDD肝臟中的巨噬細(xì)胞更為豐富。在PSC肝臟中，巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出抑制性信號(hào)分子的顯著上調(diào)，包括KLF2、OTULINL和IL27RA，這些分子已知能夠抑制巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。DSP空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)顯示，纖維化區(qū)域周圍的PSC肝臟中富集了單核樣巨噬細(xì)胞，表現(xiàn)出典型的疤痕相關(guān)表型。使用流式細(xì)胞術(shù)和細(xì)胞刺激實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PSC患者巨噬細(xì)胞在LPS和IFNc刺激下分泌TNFa的能力顯著降低。

PSC（纖維化區(qū)域）中富集巨噬細(xì)胞及巨噬細(xì)胞存在細(xì)胞因子分泌功能障礙

 
總結(jié)

這篇文章通過(guò)單細(xì)胞和Visium、DSP空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)深入探索了PSC患者與健康肝臟的免疫細(xì)胞特征。研究揭示了在PSC肝臟中，特定免疫細(xì)胞類型如CD4+ T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的顯著增加，并且這些細(xì)胞的功能狀態(tài)發(fā)生了變化。空間轉(zhuǎn)錄組分析展示了這些免疫細(xì)胞在肝臟組織中的區(qū)域性分布模式，特別是它們?cè)诶w維化區(qū)域周圍的聚集。此研究不僅深化了對(duì)PSC免疫病理機(jī)制的理解，還為開發(fā)針對(duì)該疾病的新型治療策略提供了有價(jià)值的見解。