近日，加拿大多倫多大學研究團隊在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。這篇文章通過單細胞、單細胞核測序技術和10x Visium空間技術、Nanostring GeoMx DSP空間轉錄組學技術，深入探索了原發(fā)硬化性膽管炎（PSC）患者肝臟中的免疫細胞組成和基因表達特征。研究揭示了PSC肝臟中特定免疫細胞類型的富集和功能狀態(tài)的變化，以及在PSC肝臟組織中免疫細胞聚集的區(qū)域性分布，為進一步理解PSC的免疫病理機制和開發(fā)靶向治療策略提供了新的見解。

技術路線總圖

 
主要結論

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

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

NDD肝臟的單細胞圖揭示了供體間保守的細胞類型及巨噬細胞多樣性

 
2. 肝病中存在膽管細胞樣肝細胞及免疫細胞特征

將來自四個NDD中的24511個單核細胞與來自七個PSC肝臟的53284個單核細胞以及來自兩個PBC（原發(fā)性膽汁性膽管炎）肝臟的20202個單核細胞測序數(shù)據進行分析。結果發(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胞，更多的活化星狀細胞和膽管細胞，這些細胞表達了多種與免疫反應相關的基因。在PSC和PBC中還觀察到疾病特異性的淋巴細胞亞群。使用Visium和DSP技術，發(fā)現(xiàn)了在PSC和PBC中存在免疫細胞間的信號傳遞，如CD4+ T細胞與肝星狀細胞和門脈區(qū)內皮細胞之間的相互作用。

Visium和DSP技術揭示肝病中分化出膽管細胞樣肝細胞以及PSC和PBC的免疫復雜性

 
3.PSC肝臟中的巨噬細胞存在免疫功能障礙

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

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

 
總結

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