潰瘍性結(jié)腸炎（UC）是一種慢性炎癥性腸道疾病，Vedolizumab（VDZ）作為一種抗整合素抗體，已被證實(shí)對(duì)UC治療有效。盡管VDZ主要通過抑制淋巴細(xì)胞向腸道的遷移發(fā)揮作用，但其對(duì)其他細(xì)胞亞群的影響尚不明確。因此，本研究旨在深入探討VDZ對(duì)UC患者不同細(xì)胞亞群的影響。

題目：Single-cell and spatial multi-omics highlight effects of anti-integrin therapy across cellular compartments in ulcerative colitis

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-45665-6

研究領(lǐng)域：潰瘍性結(jié)腸炎、抗整合素治療

樣本類型：外周血和結(jié)腸活檢樣本

關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)：10x Genomic單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)，CosMx™ SMI單細(xì)胞空間原位分子成像平臺(tái)

01 研究思路圖

02 樣本收集與處理

1. 收集健康對(duì)照組和UC患者的外周血及結(jié)腸活檢樣本。

2. 樣本分為新鮮處理和冷凍保存兩種方式，以比較兩者在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析中的差異。

3. 使用不同的保存和處理方法，包括RNAlater保存、冷凍介質(zhì)保存以及組織固定和石蠟包埋（FFPE）。

（b）冷凍保存與新鮮活檢處理比較示意圖。（c）兩個(gè)供體10,648個(gè)細(xì)胞的代表性UMAP可視化分析。（d）細(xì)胞亞群注釋結(jié)果。

03 主要研究方法

1. 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)（scRNA-seq）：

使用10x Genomics平臺(tái)，對(duì)外周血和結(jié)腸活檢樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析。通過Seurat和Scanpy等生物信息學(xué)工具進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、雙細(xì)胞檢測(cè)、細(xì)胞聚類和差異表達(dá)基因分析，以識(shí)別VDZ治療相關(guān)的細(xì)胞亞群和特征基因。

外周血白細(xì)胞(PBLs)的scRNA數(shù)據(jù)顯示VDZ與差異基因相關(guān)，但與循環(huán)白細(xì)胞亞群頻率無關(guān)。

2. 蛋白質(zhì)組學(xué)（CITE-seq）

利用CITE-seq技術(shù)結(jié)合單細(xì)胞RNA測(cè)序和抗體為基礎(chǔ)的蛋白表達(dá)檢測(cè)，對(duì)細(xì)胞表面蛋白進(jìn)行高通量測(cè)量，以建立細(xì)胞表面蛋白圖譜。

粘膜活檢的scRNA-seq和CITE-seq突出了與炎癥嚴(yán)重程度、疾病狀態(tài)和VDZ治療相關(guān)的多個(gè)免疫和非免疫亞群。

3. 空間多組學(xué)：

使用多種技術(shù)（如MIBI、CODEX和CosMx™ SMI）對(duì)固定樣本進(jìn)行空間轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組分析，以評(píng)估組織微環(huán)境中細(xì)胞亞群的空間分布和相互作用。

對(duì)FFPE標(biāo)本進(jìn)行CosMx空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析（單細(xì)胞分辨率），確定了在治療前活化的MNP、成纖維細(xì)胞和IEC隱窩基亞群中VDZ響應(yīng)的組織特征。

04 主要發(fā)現(xiàn)

1. VDZ治療與MNP亞群的變化相關(guān)，同時(shí)對(duì)淋巴細(xì)胞的影響較小。

2. VDZ治療可能通過減少M(fèi)NP的遷移和激活、降低炎癥性成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的激活，促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的恢復(fù)。

3. 通過空間多組學(xué)分析，研究者們揭示了VDZ治療前后細(xì)胞亞群在組織中的空間分布變化。

05 總結(jié)

研究表明VDZ可能通過減弱MNP的遷移和激活、減少炎癥性成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的激活，從而促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞的恢復(fù)。此外，研究還探討了多種多組學(xué)平臺(tái)在冷凍保存的活檢樣本和FFPE（甲醛固定石蠟包埋）組織上的適用性，為分析患者衍生的生物標(biāo)本提供了有力的互補(bǔ)方法。

這項(xiàng)研究的重要意義在于，它提供了關(guān)于UC和VDZ治療的細(xì)胞和基因因素的全面了解，并可能有助于開發(fā)更精確的治療策略，特別是在預(yù)測(cè)治療響應(yīng)方面。通過結(jié)合單細(xì)胞和空間多組學(xué)方法，研究者們能夠更深入地了解治療響應(yīng)的細(xì)胞基礎(chǔ)，為未來的個(gè)性化醫(yī)療提供了新的見解。
 

參考文獻(xiàn)：Mennillo, Elvira et al. “Single-cell and spatial multi-omics highlight effects of anti-integrin therapy across cellular compartments in ulcerative colitis.” Nature communications vol. 15,1 1493. 19 Feb. 2024, doi:10.1038/s41467-024-45665-6

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