2.2.10 研究| 2021-单细胞转录组分析COVID-19重症患者肺泡巨噬细胞亚型

刘小泽写于2021.10.18

前言

题目：Single-cell transcriptome identifies FCGR3B upregulated subtype of alveolar macrophages in patients with critical COVID-19

日期：2021-09-24

期刊：iScience

链接：https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103030

一句话概括

数据分析文章：scRNA分析重症COVID-19患者多个样本，得到一种单核细胞衍生的肺泡巨噬细胞 (MoAMs) 亚型，并且FCGR3B基因在其中特异性表达，提供了一个新的biomarker。

使用的数据

对照1：10例健康气管样本（ Deprez et al., 2020）
对照2：4例健康肺样本（Madissoon et al., 2019）
BALF单细胞数据（支气管肺泡灌洗液, broncho-alveolar lavage fluid）：总共14个样本，包括对照、轻度和重症患者样本 (Liao et al., 2020)

BALF单细胞群初步注释

利用Liao文章的marker基因，大致分成macrophages, myeloid dendritic cells, and T-cells，但发现很多cluster的细胞类型不好确定【A) Control. B) Moderate. C) Severe BALF clusters using Liao et al markers】

于是自己又细分亚群，分别得到19, 17, and 18个cluster， 21939, 7316 and 37197 cells

然后又找了一些marker自行细胞注释：https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/24e25182-6d40-41fa-a4f5-fc33e365f86f/mmc2

重症样本注释

包括了：basal cells, vascular cells, dendritic cells, ionocytes, monocyte-derived alveolar macrophages, plasma cells, and alveolar epithelial cells

重症样本的cluster11与COVID-19并发症基因之间的关联

并发症包括了：encoding cytokines and cytokine receptors, or associated with rare infectious diseases, rare syndromes, chronic obstructive pulmonary disease, cardiovascular disease, hypertension, obesity, and diabetes

基因列表：https://www.cell.com/cms/10.1016/j.isci.2021.103030/attachment/0b421468-3a53-48b6-8c28-3eee4d7e06f7/mmc4

发现重症的17个cluster中，cluster11表现非常突出，9个基因列表中表达了8个，并且表达量还主要是上调

因此，这个cluster11就被标记为monocyte-derived alveolar macrophages (MoAMs)，它的marker 基因就是CCl3L1 ，而且这个MoAMs亚型在 moderate or control样本中都没发现

之后也看了一下富集分析，主要集中在：

host immune response signaling networks related to TNFα
cytokine and interferon gamma responses
response to type1 interferon and biotic stimulus
innate immune and inflammatory responses

MoAM亚型top20基因分析

既然感兴趣的cluster找到，那么接下来就看其中的top基因（这里选择前20）

做了一个气泡图【 A) Control. B) Moderate and C) Severe BALF】，不过感觉没啥必要，既然选择cluster11的前20，那么肯定这些基因（横坐标）就主导啊

然后就定位到了其中一个差异最大的基因：FCGR3B

然后开始研究这个基因了：

regulate both adaptive and innate immune responses which are crucial for the defense against infection and prevention of chronic inflammation or autoimmune diseases
FcRs mediate important immune responses such as release of cytokines or phagocytosis (Ben Mkaddem et al., 2019)

并且图C中cluster11表达的FCGR3B，比其他FcR族基因更多

FCGR3B的数据集验证

在bulk PBMC data进行验证 (Arunachalam et al., 2020) ，并且发现在non-classical monocytes中表达更多

在 bulk data set from nasopharyngeal swabs数据集验证（左图），另外之前看cluster11特异性表达CCL3L1，那么同样在重症的CCL3L1高表达细胞中，FCGR3B表达同样高

不过，不同于FCGR3B，CCL3L1和TNFAIP6 (indicator of COVID-19 severity) 在其他数据集中并非一直是重症表达量高于对照组。所以最后的目光又集中于FCGR3B 这一个基因了

FCGR3B的实验验证

qPCR positive COVID-19 patients (n = 31) and qPCR negative controls (n = 11)，发现：

左图（单纯covid）：50% had greater than 1.5-fold change of FCGR3B compared with 28.1% in controls
右图（covid+并发症）：57.1% of patients with severe COVID-19 with comorbidity had greater than 1.5-fold change of FCGR3B compared with 28.1% in controls

当然，最后还拓展了一下，做了个体外并发症（肥胖）关联实验，发现：FCGR3B as a potential modulator of COVID-19 severity in patients with obesity

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最后更新于3年前