百篇文献汇总精华！单细胞高级分析（二）

细胞间的信息交流（cell-cell communication）是通过配体与其受体相结合，引起特定细胞信号通路信号激活以及产生各种复杂的反应为基础。受体（Receptor）：指一类能传导细胞外信号，并在细胞内产生特定效应的分子。配体（ligand）：指一种能与受体结合从而产生某种生理效应的物质，包括激素生长因子、细胞因子和神经递质等。配体-受体结合并产生信号的过程称为配体-受体互作。研究这些配体-受体相互作用对理解不同细胞类型间的细胞通讯网络及其参与的复杂生物学过程具有十分重要的意义。

基于配体-受体的细胞互作分析是单细胞测序的高级分析之一。常用的细胞通讯分析软件：CellPhoneDB、CellChat等。CellChat通过scRNA-seq数据，以信号通路为单位，从配体、受体及其辅助因子基因的表达推断细胞间通信；同时CellChat还具有进一步进行的数据探索、分析和可视化功能。CellChat包含人类和小鼠物种的配体-受体相互作用对；还可以进行两组间通讯差异比较。有15%的文献展示了CellChat分析，百篇文献结果展示图共出现超50次。CellChat主要结果如下：

左图为细胞间互作数量网络图，图中节点颜色表示不同的细胞类型，节点的大小表示细胞数量，节点间线条颜色与细胞类型一致，线条粗细代表不同细胞类型间检测到配体-受体对数量；右图为细胞间互作强度网络图，节点颜色表示不同的细胞类型，线条颜色与细胞类型一致，线条粗细表示各细胞类型间互作强度。

由于细胞通信网络较为复杂，当我们细胞类型增多，细胞间互作也随之增加时，我们可能无法从上图中细胞类型间的互作关系，于是我们可以将每个细胞类型拆分开，分别看每一个的互作关系以及强度。

以上是我们在同一张图中我们展示所有细胞类型的互作关系，当然也可以单独展示某一细胞类型与其他类型的互作关系，如下所示。

除了网络图的展示形式，我们还可以用热图的方式来展示细胞互作结果。

横坐标为受体细胞类型，纵坐标为配体细胞类型；蓝色到红色表示互作数量或互作强度逐渐增强。

如果我们觉得以上分析结果过于简略，我们可以显示从所有细胞组到其他细胞组的所有重要相互作用(L-R对)：

配体-受体对在不同细胞类型中的表达强度，横坐标为细胞通讯中配体-受体对，标明了信号起始和接收的细胞类群（以 -> 标明），纵轴标上了具体细胞间相互作用（受体-配体对）。圆圈大小表示显著性p值大小，颜色越红表示发生相互作用的可能性越大。我们也可以指定受体-配体细胞类型中的全部配体受体结果的气泡图，结果如下：

左图为把细胞类型cdc作为受体时的热图，右图是cdc作为配体的热图。以上分析只能让我们知道哪些细胞类群之间可能存在通讯，但是无法帮助我们探索生物学意义，但当我们将这种通讯放到信号通路的层次上时就能较好地解决这个问题，比如下面展示的某个信号通路层面的细胞间通信关系图，我们提供了多种展示方式。

实心圆圈和空心圆圈分别表示配体细胞和选定的靶细胞（受体细胞），圆圈的大小代表细胞数量；线条粗细表示互作信号强度，线条越粗代表信号越强。左侧部分展示的是以b_cells，cdc，monocytes作为信号接收细胞群的MHC-Ⅱ信号通路，其中左半部分是自分泌相关信号，这里的所谓自分泌信号就是指这几类细胞类群自己释放的信号作用于自己这几类细胞，相应的右半部分就是展示的旁分泌信号，也就是其它类的细胞所释放的信号作用于这几类细胞。右侧部分展示是以除了b_cells，cdc，monocytes以外的其它细胞群作为信号接收细胞群的MHC-Ⅱ信号通路，左半部分是旁分泌信号，右半部分是自分泌信号。以及我们还有不同的展示方式：