单细胞和空间测序确定了牛皮癣中角质形成细胞和成纤维细胞放大炎症反应的过程

作者，Evil Genius

最近有一些营销找我挂培训广告，我都拒绝了，因为这个账号是个人的，没有任何商业的行为在里面，跟任何公司也无关，本来初心就是写写内容，做笔记供自己参考和查找资料的，后来个人不幸后有的文章开始收费，初心本来就丢掉了，再挂广告的话这个号就彻底被我搞废了。

今天我们继续分享一些单细胞空间研究的内容，文章在Single cell and spatial sequencing define processes by which keratinocytes and fibroblasts amplify inflammatory responses in psoriasis，2022年1月投稿，2023年6月发表于NC，不得不说，现在发文也挺卷的，投稿到发表经历了一年半，文章的很多方法值得我们学习和借鉴。

研究目的：时空组学探索牛皮癣病理特征

文章样本：牛皮癣皮肤样本

技术手段：单细胞（ no cell–cell interactions occur at the site of disease）+ 空间

内容1、对健康和牛皮癣人皮肤单细胞的表征显示皮肤细胞群的多样性

8例健康样本（NS） + 14例牛皮癣样本（PP） + 11例牛皮癣病人病变区域周围的皮肤细胞样本（PN）

处理过程当然就是常用的Seurat（CCA），细胞注释采用了经典markers，我们来搜集一下：

keratinocytes (KC; KRT14, KRT1, DMKN), melanocytes (MLNC; DCT, TYRP1, PMEL), eccrine gland cells (ECG; PIP, DCD, MUCL1), endothelial cells (EC; PECAM1, CDH5, CLDN5), fibroblasts (FB; DCN, COL1A1, COL1A2), smooth muscle cells (SMC; ACTA2, TAGLN, MYL9), nerve cells (Nerve; MPZ, PLP1,S100B), T cells (TC; CD3D, CD3E, TRAC), myeloid cells (ML; CD74, HLADRA, HLA-DPB1), and mast cells (Mast; CPA3, TPSAB1, CTSG)

这里我们需要注意一点的就是批次，大家看到图中PP样本明显有单独的细胞群，当然了，也有一些三组混合的细胞群，这种分析就要考验我们对批次的认识，通常有混合的细胞群就代表了批次的矫正适度,这个时候千万不可过矫正丧失生物学差异。

细胞比例的分布变化

同时也表征了空间数据，这里的空间数据经过了过滤，注释采用了Seurat 的方法进行单细胞空间的联合分析

内容2、牛皮癣皮肤中不同的角质细胞分化状态反映了牛皮癣中不同的细胞因子反应

上述PP中单独存在的群将是研究的一个重点，突出了病变的主要特征，对keratinocytes重新聚类分成了三个主要的群(basal layer (COL17A1, DST, KRT15), the spinous layer (KRT6A, KRT6B, KRT16), and the supraspinous layer (SLURP1, KLK7, KRT2)),并对不同样本间做差异富集分析研究不同条件下的细胞转变。

Differential expression analysis in keratinocyte subtypes reveals potential upstream regulators

IL-17 and 1L-36 responses were strongest in the supraspinous keratinocytes in psoriasis

keratinocytes的亚群空间分布

鉴于keratinocytes在牛皮癣炎症反应中的突出作用，分析研究确定牛皮癣皮肤中三个表皮层之间的配体-受体相互作用。通过对不同样本三层keratinocytes通讯分析并表征配受体的空间位置

其中主要体现了病变组织独有细胞亚群的通讯作用。

内容3、成纤维细胞对牛皮癣的促验证作用

一样的思路，再分群，看不同组的细胞亚群组成以此差异基因表征细胞状态的转变。

内容4、对T细胞的分群研究，CD8+ Tc17 is a major source of IL17A in psoriatic skin

内容5、细胞通讯分析网络

这里的通讯分析是分组、分亚群进行的。其中reasoned that adjacency in spatial location would facilitate cell–cell communication。并且counted the number of neighboring spots for each pair of cell types as shown in the scatter-pie plot。结果表明，角质形成细胞有最多的免疫细胞邻居(T细胞和骨髓细胞)，成纤维细胞分布在许多其他细胞类型中，内皮细胞与免疫细胞相邻。通过整合配体-受体对变化的数量和空间邻接性分析，优先分析角质形成细胞、成纤维细胞、髓细胞和T细胞的相互作用。

因此，通过整合scRNA-seq数据、上游调节因子分析、配体受体结果和不同细胞类型的空间位置，能够创建一个模型，突出成纤维细胞在牛皮癣皮肤中的作用。在牛皮癣中，SFRP2+成纤维细胞从纤维化状态转变为炎症状态。这些成纤维细胞表达CCL13和CCL19，能够招募相关的趋化因子受体表达细胞:CCR2+髓细胞和CCR7+ LAMP3+ cDC2A。这些炎性成纤维细胞也表达了高水平的CXCL1和CXCL12。CXCL1募集中性粒细胞，CXCL12募集CXCR4+ Tc17。CXCL12也可通过其受体CXCR4作用于表皮，诱导角质形成细胞增殖。在表皮中，由Tc17分泌的IL-17诱导炎症，并被supraspinous layer内的IL-36环进一步放大，触发释放可招募CCR6+ Tc17的CCL20以及可招募中性粒细胞的CXCL1和cxcl8，与supraspinous layer的微脓肿一致。

Schematic overview of the critical role of fibroblasts and the epidermis in promoting inflammatory responses in psoriatic skin

最后关于空间细胞类型共定位分析大家可以参考文章10X空间转录组数据分析之细胞的空间依赖性

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