【IF 26.8】空间多组学技术：揭示健康和原发硬化性胆管炎（PSC）肝脏免疫图谱
近日，加拿大多伦多大学研究团队在J Hepatol期刊上发表了题为“Single-cell, single-nucleus, and spatial transcriptomics characterization of the immunological landscape in the healthy and PSC human liver”的文章。这篇文章通过单细胞、单细胞核测序技术和10x Visium空间技术、Nanostring GeoMx DSP空间转录组学技术，深入探索了原发硬化性胆管炎（PSC）患者肝脏中的免疫细胞组成和基因表达特征。研究揭示了PSC肝脏中特定免疫细胞类型的富集和功能状态的变化，以及在PSC肝脏组织中免疫细胞聚集的区域性分布，为进一步理解PSC的免疫病理机制和开发靶向治疗策略提供了新的见解。
技术路线总图
主要结论
1.NDD肝脏不同供体之间的细胞类型是保守的，其中巨噬细胞具有种类多样性和区域性分布特征
研究团队收集了包含超过100000个细胞的单细胞转录组数据，涵盖了24个不同NDD（非心脏死亡供体）肝脏样本，男女性别均衡，年龄跨度广泛。研究结果揭示了不同供体之间保守的细胞类型，样本被聚类为20个细胞组。其中，对11127个巨噬细胞群进行了亚群聚类，确定了15个亚群，其中非炎性Kupffer细胞和炎性单核细胞衍生的巨噬细胞占NDD肝脏中所有巨噬细胞的40%。使用10x Visium空间转录组学技术，利用分区评分确定非炎性巨噬细胞群位于中央，而活化巨噬细胞位于门管周围。
NDD肝脏的单细胞图揭示了供体间保守的细胞类型及巨噬细胞多样性
2. 肝病中存在胆管细胞样肝细胞及免疫细胞特征
将来自四个NDD中的24511个单核细胞与来自七个PSC肝脏的53284个单核细胞以及来自两个PBC（原发性胆汁性胆管炎）肝脏的20202个单核细胞测序数据进行分析。结果发现，与NDD肝脏相比，PBC和PSC样本含有更少的门管周围肝细胞，更多的活化星状细胞和胆管细胞，这些细胞表达了多种与免疫反应相关的基因。在PSC和PBC中还观察到疾病特异性的淋巴细胞亚群。使用Visium和DSP技术，发现了在PSC和PBC中存在免疫细胞间的信号传递，如CD4+ T细胞与肝星状细胞和门脉区内皮细胞之间的相互作用。
Visium和DSP技术揭示肝病中分化出胆管细胞样肝细胞以及PSC和PBC的免疫复杂性
3.PSC肝脏中的巨噬细胞存在免疫功能障碍
scRNA-seq揭示了PSC巨噬细胞的多样性增加，比PBC和NDD肝脏中的巨噬细胞更为丰富。在PSC肝脏中，巨噬细胞表现出抑制性信号分子的显著上调，包括KLF2、OTULINL和IL27RA，这些分子已知能够抑制巨噬细胞的炎症反应。DSP空间转录组数据显示，纤维化区域周围的PSC肝脏中富集了单核样巨噬细胞，表现出典型的疤痕相关表型。使用流式细胞术和细胞刺激实验发现，PSC患者巨噬细胞在LPS和IFNc刺激下分泌TNFa的能力显著降低。
PSC（纤维化区域）中富集巨噬细胞及巨噬细胞存在细胞因子分泌功能障碍
总结
这篇文章通过单细胞和Visium、DSP空间转录组学技术深入探索了PSC患者与健康肝脏的免疫细胞特征。研究揭示了在PSC肝脏中，特定免疫细胞类型如CD4+ T细胞和巨噬细胞的显著增加，并且这些细胞的功能状态发生了变化。空间转录组分析展示了这些免疫细胞在肝脏组织中的区域性分布模式，特别是它们在纤维化区域周围的聚集。此研究不仅深化了对PSC免疫病理机制的理解，还为开发针对该疾病的新型治疗策略提供了有价值的见解。
