單細(xì)胞文獻5-通過單細(xì)胞測序?qū)μ幱诨謴?fù)期的COVID-19患者進行免疫細(xì)胞分析

https://www.nature.com/articles/s41421-020-0168-9

影響因子: 6.255PMID:32377375期刊年卷:Cell Discov 2020;6 生物二區(qū) 細(xì)胞生物學(xué) Q2 60/190
DOI:10.1038/s41421-020-0168-9

概要

使用單細(xì)胞測序,作者分析了血液中免疫種群的復(fù)雜性砚作,并分析了10位患者的70,858個細(xì)胞类茂。作者確定了ERS患者的高炎癥反應(yīng)鸟雏,這可以解釋為什么某些患者出院后生病,并建議應(yīng)重新評估當(dāng)前的出院標(biāo)準(zhǔn)妆毕。此外兄裂,作者鑒定了髓樣枣察,NK,T和B細(xì)胞的獨特標(biāo)志砰盐,并指出了TCR和BCR表位的變化闷袒。作者的發(fā)現(xiàn)有助于闡明抗病毒免疫機制,并揭示了使用疫苗和中和抗體開發(fā)免疫療法的有希望的機會岩梳。

研究重點

  1. 在檢測到COVID-19陰性后囊骤,免疫反應(yīng)持續(xù)了7天以上
  2. COVID-19感染后患者外周血中經(jīng)典炎性單核細(xì)胞(CD14 ++ IL1b +)的比例增加
  3. ERS患者中CD4中央記憶T細(xì)胞的分?jǐn)?shù)增加,而與LRS患者的健康對照者相比減少
  4. ERS患者漿細(xì)胞比例增加冀值,LRS降低
  5. 從ERS到LRS的時間段內(nèi)發(fā)生IgA到IgM抗體的類別轉(zhuǎn)換
  6. 鑒定COVID-19后患者的主要IGV基因也物,這可能對疫苗開發(fā)有用

研究影響

用于了解SARS-COV-2清除后的免疫細(xì)胞組成(來自PBMC)

回顧性了解免疫細(xì)胞反應(yīng)并告知可能的疫苗設(shè)計/藥物靶標(biāo)

用于識別康復(fù)患者的免疫特征

方法

作者將患者區(qū)分為早期康復(fù)階段(n = 5,ERS列疗,自從對COVID19呈陰性以來<7天)和晚期康復(fù)階段(n = 5滑蚯,LRS,> 14天)抵栈,并將這些患者與健康對照組進行比較(n = 5)

PBMC的單細(xì)胞RNA測序

scBCR-seq和scTCR-seq評估擴增的B細(xì)胞和T細(xì)胞克隆的克隆性

計算方法沒有得到很好的描述告材,因此某些數(shù)字并未直接突出顯示得出的結(jié)論

使用的某些工具不是標(biāo)準(zhǔn)的工作流程工具,因此需要在方法中進行進一步說明

本文的優(yōu)缺點

優(yōu)點:

  • 在疾病的不同階段使用人類患者(健康對照竭讳,ERS和LRS)
  • 健壯的患者和健康對照組(每組5個樣本创葡;年齡匹配)
  • 結(jié)合不同方法(scRNA-seq,scTCR-seq和scBCR-seq)表征免疫細(xì)胞組成和可能的功能
  • 比較ERS與LRS绢慢,以了解免疫清除和治療策略
  • BCR鏈的出現(xiàn)可能對疫苗開發(fā)很重要

缺點:

  • 僅康復(fù)患者正在進行疾病的機制
  • 僅血液灿渴,無肺組織或肺液(BAL)對機制主張很重要
  • 描述性的,未驗證結(jié)果
  • 使用的計算方法不是最先進的或描述得不好的
  • 方法不夠詳細(xì)胰舆,無法重現(xiàn)分析結(jié)果
  • 注釋不佳的數(shù)字很難得出結(jié)論
  • 未進行統(tǒng)計檢驗骚露,但發(fā)現(xiàn)聲稱“重要”

摘要

由SARS-CoV-2引起的COVID-19最近影響了1,200,000多人,造成60,000多人喪生缚窿。關(guān)鍵的免疫細(xì)胞亞群發(fā)生變化棘幸,其在COVID-19過程中的狀態(tài)仍不清楚。作者試圖通過單細(xì)胞RNA測序技術(shù)全面表征COVID-19恢復(fù)期外周血單個核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄變化倦零。發(fā)現(xiàn)在COVID-19的早期恢復(fù)期(ERS)中误续,患者的T細(xì)胞顯著減少吨悍,而單核細(xì)胞增加。具有較高炎癥基因表達的經(jīng)典CD14 ++單核細(xì)胞比例增加蹋嵌,并且ERS中CD14 ++ IL1β +單核細(xì)胞的豐度更高育瓜。CD4 + T細(xì)胞和CD8 + T細(xì)胞顯著減少,并在ERS中表達高水平的炎癥基因栽烂。在B細(xì)胞中躏仇,漿細(xì)胞顯著增加,而幼稚B細(xì)胞減少腺办。確定了幾個新的B細(xì)胞受體(BCR)的變化焰手,例如IGHV3-23和IGHV3-7,并確認(rèn)了以前用于病毒疫苗開發(fā)的同種型(IGHV3-15怀喉,IGHV3-30和IGKV3-11)书妻。最強的配對頻率IGHV3-23-IGHJ4表示與SARS-CoV-2特異性相關(guān)的單克隆狀態(tài),尚未有報道磺送。此外驻子,綜合分析預(yù)測,IL-1β和M-CSF可能是炎性風(fēng)暴的新型候選靶基因估灿,而TNFSF13崇呵,IL-18,IL-2和IL-4可能對COVID-19患者的康復(fù)有益馅袁。作者的研究提供了ERS中炎癥性免疫信號的第一個證據(jù)域慷,提示出院后COVID-19患者仍然易受傷害。新的BCR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的鑒定可能導(dǎo)致開發(fā)用于治療COVID-19的疫苗和抗體汗销。

結(jié)果

1.COVID-19患者單免疫細(xì)胞譜分析的研究設(shè)計和分析

為了繪制COVID-19患者的免疫微環(huán)境圖犹褒,作者鑒定了血液中的鏡像變化,并查明了與疾病嚴(yán)重程度和恢復(fù)相關(guān)的細(xì)胞特異性變化弛针。然后叠骑,作者從早期恢復(fù)階段(ERS)或晚期恢復(fù)階段(LRS)(70,858 PBMC)的總共10例COVID-19患者中整合了scRNA-seq,單細(xì)胞配對BCR和單細(xì)胞配對TCR分析削茁。作者還從五個健康供體作為對照收集了scRNA-seq數(shù)據(jù)(57,238個細(xì)胞)(圖1a** 和補充圖S1a–c)宙枷。**該數(shù)據(jù)集通過了嚴(yán)格的高質(zhì)量過濾。使用10x Genomics將scRNA-seq樣品的單細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)化為條形碼的scRNA-seq庫茧跋。Cell Ranger軟件(版本3.1.0)用于測序數(shù)據(jù)的初始處理慰丛。

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圖1:COVID-19患者單免疫細(xì)胞譜分析的研究設(shè)計和分析

作者使用t分布隨機鄰居嵌入(t-SNE),根據(jù)典型譜系標(biāo)記物和在每個簇中上調(diào)的其他基因的表達瘾杭,分析了三種免疫細(xì)胞譜系诅病,髓樣,NK,T和B細(xì)胞的分布(圖1b贤笆,c)蝇棉。對于標(biāo)記基因,位于t-SNE中的每個細(xì)胞中的表達值如圖1d所示苏潜。接下來银萍,作者分別將每個譜系的細(xì)胞聚類,并鑒定出總共20個免疫細(xì)胞簇恤左。

2. 康復(fù)期COVID-19患者血液中的NK和T,B和髓樣細(xì)胞概述

從COVID-19感染中恢復(fù)過來的患者的免疫細(xì)胞區(qū)包括所有主要的免疫譜系搀绣。作者分析了通過質(zhì)量控制的128,096個scRNA-seq概況飞袋,包括來自五個HC,五個ERS和五個LRS患者的36,442個髓樣細(xì)胞链患,64,247個NK和T細(xì)胞以及10,177個B細(xì)胞巧鸭。補充圖S2a中顯示了每個主題的粗略聚類分析景觀,圖2a中顯示了每個組的合并圖像麻捻。作者發(fā)現(xiàn)纲仍,與HCs相比,包括ERS和LRS在內(nèi)的COVID-19患者的髓樣細(xì)胞比例更高贸毕,但NK和T細(xì)胞比例更低(圖2b郑叠,c)。有趣的是明棍,與ERS患者相比乡革,LRS患者的B細(xì)胞,NK和T細(xì)胞更多摊腋,但髓樣細(xì)胞卻更少(圖2b沸版,c)。因此兴蒸,這些發(fā)現(xiàn)表明COVID-19患者外周血中淋巴細(xì)胞計數(shù)降低视粮,而髓樣細(xì)胞計數(shù)升高。

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圖2:恢復(fù)期COVID-19患者的血液中的NK橙凳,T蕾殴,B和骨髓細(xì)胞概述

3.恢復(fù)期COVID-19患者血液中的髓樣細(xì)胞亞群及其狀態(tài)

為了進一步了解COVID-19恢復(fù)早期和晚期患者中單核細(xì)胞的變化,作者進行了基因表達分析痕惋,并使用統(tǒng)一流形近似和投影(UMAP)將髓樣細(xì)胞亞群化為六個轉(zhuǎn)錄不同的亞群区宇。

經(jīng)典CD14 ++單核細(xì)胞(M1),
非經(jīng)典CD16 ++(FCGR3A)CD14- / +單核細(xì)胞(M2)值戳,
中間CD14 ++CD16 +單核細(xì)胞(M3)议谷,
CD1C + cDC2(M4),
CLEC9A + cDC1(M5 )和
pDC(CLEC4C +CD123 +)(M6)

存在于六個不同的簇中(圖3a堕虹,b)卧晓。作者發(fā)現(xiàn)在HCs和COVID-19患者之間芬首,單核細(xì)胞亞群的區(qū)室顯著不同(圖3c)。在髓樣細(xì)胞中逼裆,ERS患者中經(jīng)典CD14 ++單核細(xì)胞(M1)的比例高于HCs郁稍,而LRS患者中則幾乎是正常的(圖 3c)。

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圖3:恢復(fù)期COVID-19患者血液中的髓樣細(xì)胞亞群及其狀態(tài)

作者發(fā)現(xiàn)胜宇,COVID-19患者的CD14 ++ IL1β +單核細(xì)胞和IFN激活的單核細(xì)胞比HCs富集(圖3d–f)耀怜。與CD14 ++炎性單核細(xì)胞(M1)相關(guān)的基因具有高表達水平的炎性基因,例如IL1β桐愉,JUN财破,F(xiàn)OS,JUNBKLF6从诲。趨化因子CCL4左痢,CXCR4 ; 以及干擾素刺激的基因IFRD1,IRF1IFI6系洛。相比之下俊性,與HCs中的CD14 ++單核細(xì)胞(M1)相關(guān)的抗炎基因在COVID-19患者中被下調(diào)(圖 3d,e)描扯。值得注意的是定页,UMAP中的IL1β表達值同時具有對比,表明ERS組中IL1β上調(diào),而LRS患者中IL1β下降(圖3f)。與HCs相比漆腌,ERS組的DC集群中也證實了這一點(補充圖S3a苦酱,b)。接下來,作者獲取了COVID-19患者與HCs中每個髓樣細(xì)胞scRNA-seq亞型的平均炎癥基因(補充圖S3c)。這些結(jié)果表明,細(xì)胞因子的激活驅(qū)動單核細(xì)胞群的擴展(尤其是CD14 ++感染COVID-19的患者中的炎性單核細(xì)胞)导绷。為了探索M1簇中轉(zhuǎn)錄變化的生物學(xué)意義,作者用DEG進行了GO分析(圖3g)屎飘。作者觀察到與細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)和炎癥激活相關(guān)的途徑的富集妥曲,這是由IFITM3IFI6IL1β,JUN钦购,F(xiàn)OS檐盟,JUNBKLF6的上調(diào)驅(qū)動的(圖 3g)。

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總體而言押桃,這些發(fā)現(xiàn)表明葵萎,ERS患者單核細(xì)胞群中失調(diào)的平衡表現(xiàn)為經(jīng)典CD14 ++單核細(xì)胞的大量增加。作者的結(jié)果表明, 在SARS-CoV-2感染過程中羡忘,經(jīng)典的CD14 ++單核細(xì)胞循環(huán)增加谎痢,從而加劇了炎癥。

4. 恢復(fù)的COVID-19患者血液中T細(xì)胞和NK細(xì)胞反應(yīng)的特征

T細(xì)胞和NK細(xì)胞在呼吸道感染中發(fā)揮病毒清除關(guān)鍵作用15卷雕,16节猿。作者的聚類分析基于規(guī)范標(biāo)記(圖4b和補充圖S4a)將T和NK淋巴細(xì)胞分為10個子集(圖4a)。

NK細(xì)胞高表達NCAM1漫雕,KLRF1滨嘱,KLRC1和KLRD1 ;

(1)NK細(xì)胞細(xì)分為CD56 + CD16 - NK細(xì)胞(NK1),它們表達高水平的CD56 和低水平的CD16浸间;

(2)C56 - CD16 + NK細(xì)胞(NK2)九孩,它們表達高水平的CD16 和低水平的CD56

CD4 + T細(xì)胞表達CD3E和CD4 ; 然后將這些細(xì)胞細(xì)分為四個簇:

(1)幼稚的CD4 + T細(xì)胞(T1)发框,它們表達高水平的CCR7,LEF1TCF7煤墙;

(2)中央記憶CD4 + T細(xì)胞(T2梅惯,CD4 Tcm),表達高水平的CCR7仿野,但與單純CD4 + T細(xì)胞相比铣减,AQP3CD69更高;

(3)效應(yīng)器記憶CD4 + T細(xì)胞(T3脚作,CD4 Tem)葫哗,表達高水平的CCR6,CXCR6球涛,CCL5PRDM1;

(4)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T4劣针,Treg),表達FOXP3亿扁。

CD8 + T細(xì)胞表達CD8A和CD8B捺典,并細(xì)分為三個簇:

(1)幼稚CD8 + T細(xì)胞(T5),其表達高水平的CCR7从祝,LEF1TCF7襟己,與幼稚CD4 + T細(xì)胞相似;

(2)效應(yīng)記憶CD8 + T細(xì)胞(T6牍陌,CD8 Tm)擎浴,表達高水平的GZMK

和細(xì)胞毒性CD8 +淋巴細(xì)胞(CD8 +CTL)(T7)毒涧,它們表達高水平的GZMB贮预,GNLYPRF1

(3)增殖性T細(xì)胞(T8,T prol)是TYMS +MKI67 +細(xì)胞萌狂。

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圖4:恢復(fù)的COVID-19患者血液中T和NK細(xì)胞反應(yīng)的特征档玻。

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在HCs和COVID-19患者之間,T細(xì)胞和NK細(xì)胞亞群的組成存在顯著差異(圖4c)茫藏。在COVID-19患者中误趴,CD8 + T細(xì)胞的絕對數(shù)量,特別是效應(yīng)記憶CD8 + T細(xì)胞亞組和NK細(xì)胞的絕對數(shù)量減少务傲,而ERS中NK細(xì)胞的相對比例高于HCs凉当。CD4 + T細(xì)胞的比例是穩(wěn)定的,但HCs和COVID-19患者之間CD4 + T細(xì)胞亞群的組成存在顯著差異售葡。在CD4 + T細(xì)胞中看杭,中央記憶CD4 + T細(xì)胞的比例明顯更高,而幼稚CD4 + T細(xì)胞挟伙,Tregs和效應(yīng)記憶CD4的比例+ ?T細(xì)胞低于HCs楼雹,尤其是ERS組。值得注意的是尖阔,與CD4 + T細(xì)胞相關(guān)的基因具有較高的炎癥相關(guān)基因表達水平贮缅,并且在COVID-19患者中明顯上調(diào)(圖4d)。CD4 + T細(xì)胞在COVID-19的ERS患者中具有高表達水平的炎癥基因介却,包括FOS谴供,JUN,KLF6S100A8(圖4e)齿坷。相反桂肌,COVID-19患者的CD4 + T細(xì)胞相關(guān)的抗炎基因相對于HCs被下調(diào)(圖 4d,e)永淌。這表明CD4 +T細(xì)胞是病毒感染的主要參與者崎场。CD4 + T細(xì)胞中DEG的比較揭示了參與細(xì)胞因子途徑和炎癥激活的基因的豐富,包括IFITM3IFI6以及IL1B仰禀,JUN照雁,F(xiàn)OS,JUNBKLF6(圖 4f)答恶。需要進一步的研究闡明與COVID-19發(fā)病機制有關(guān)的IFN途徑饺蚊。

TCR-seq分析顯示,ERS組的T細(xì)胞擴增明顯低于HC組(圖4g)悬嗓。此外污呼,幼稚或中樞記憶T細(xì)胞幾乎沒有克隆擴增,而效應(yīng)記憶T細(xì)胞包竹,末端效應(yīng)CD8 + T細(xì)胞(CTL)和增殖T細(xì)胞則顯示出更高的擴增水平(圖4h)燕酷。另外籍凝,ERS組中擴增最高(最大)的克隆是TRAV8-6-TRAJ45:TRAV7-8-TRBJ2-1(補充圖S5d)。COVID-19患者中CD8 + T細(xì)胞比例的降低可能暗示了CD8 + T細(xì)胞在病毒清除中的作用(圖 4c)苗缩。而且饵蒂,CD8 +與HCs中的克隆相比,具有擴展克隆的CTL還表現(xiàn)出過度活化的炎癥和抗病毒活性(圖 4i和補充圖 S4b)酱讶⊥硕ⅲ總之,這些發(fā)現(xiàn)表明COVID-19患者外周血中CD8 + T細(xì)胞的克隆擴增有助于控制該病毒泻肯。作者還通過Seurat FindAllMarkers 分析進行了DEG分析渊迁,并在T prol細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果(補充圖S4c)。接下來灶挟,作者將COVID-19患者中每個NK和T細(xì)胞亞群scRNA-seq子集的炎癥基因與正常RNA-seq數(shù)據(jù)的平均值進行比較(補充圖 S4d)琉朽。

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5. COVID-19患者的單細(xì)胞B細(xì)胞特征

通過使用擴散圖預(yù)測B細(xì)胞的基因表達數(shù)據(jù),作者使用

scRNA-seq鑒定了四個B細(xì)胞簇:

表達CD19稚铣,CD20(MS4A1)箱叁,IGHD,IGHM惕医,IL4RTCL1A的幼稚B細(xì)胞(B1)蝌蹂;**

表達CD27,CD38IGHG的記憶B細(xì)胞(B2); **

僅表達CD19CD20(MS4A1)的未成熟B細(xì)胞(B3 曹锨;**

以及表達高水平XBP1MZB1的漿細(xì)胞(B4)(圖5a,b和補充圖S5a)**剃允。

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圖5:在COVID-19患者中單細(xì)胞B細(xì)胞的表征沛简。

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與HCs相比,COVID-19患者的漿細(xì)胞百分比顯著增加斥废,而COVID-19患者的幼稚B細(xì)胞百分比顯著降低(圖5c)椒楣。記憶B細(xì)胞和漿細(xì)胞(MPB)可能在病毒感染的控制和過繼免疫的發(fā)展中起重要作用,因為它們協(xié)同工作并誘導(dǎo)特異性抗體牡肉。此外捧灰,與HCs相比,包括S100A8统锤,IGLL5毛俏,SSR3,IGHA1饲窿,XBP1MZB1在內(nèi)的B細(xì)胞活化相關(guān)基因主要在ERS組的MPB中表達(圖5d)煌寇。作者還在漿細(xì)胞,抗體分泌細(xì)胞(ASC)中發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果(補充圖S5b逾雄,c)阀溶,提示ASC在病毒控制中起關(guān)鍵作用腻脏。接下來,作者將COVID-19患者每個B細(xì)胞亞群的炎癥基因平均值與正常RNA-seq數(shù)據(jù)進行比較(圖5e)银锻。ERS和HCs之間的基因差異表明COVID-19患者的B細(xì)胞反應(yīng)和抗體分泌增強永品。GO分析表明,MPHA中IGHA1击纬,XBP1鼎姐,MZB1,JUN掉弛,POLR2LZFP36的表達過高症见,這表明COVID-19患者的B細(xì)胞增殖和病毒轉(zhuǎn)錄增強(圖5f)。單細(xì)胞BCR-seq分析表明殃饿,與HC中相比谋作,COVID-19患者中IgA同種型的表達過高(圖5g))。這與血清IgA水平升高相對應(yīng)乎芳,這在其他冠狀病毒感染中也很明顯遵蚜。此外,在ERS患者中奈惑,(IgA + IgG + IgE)與(IgD + IgM)的比例顯著增加吭净,并且隨著恢復(fù)時間而呈下降趨勢(圖5h)。

6. 在COVID-19患者中觀察到BCR克隆擴增和VDJ基因使用偏倚

使用sc-BCR-seq評估患者血液中克隆擴增的狀態(tài)肴甸,作者發(fā)現(xiàn)IL4R +幼稚B細(xì)胞顯示出很少的克隆擴增寂殉,而CD27 + CD38 +記憶B細(xì)胞顯示出在各種B細(xì)胞亞群中最高的擴增水平(圖 6a)。在個體水平上原在,作者發(fā)現(xiàn)與HCs相比友扰,COVID-19患者的克隆明顯擴增,這支持了B細(xì)胞在SARS-CoV-2感染下經(jīng)歷了獨特的VDJ克隆重排的假設(shè)庶柿。作者還發(fā)現(xiàn)村怪,與LRS患者相比,ERS中始終保持較高的B細(xì)胞克隆性(圖6b)浮庐。)甚负。此外,對每個受試者的最大擴增(最大)克隆的定量顯示审残,ERS組中最大克隆的比率高于HCs中的最大克隆的比率(圖6c)梭域。為了了解擴增的克隆B細(xì)胞的功能狀態(tài),作者在克隆的記憶B細(xì)胞和其他B細(xì)胞之間進行了DEG分析搅轿。作者的結(jié)果表明B細(xì)胞基因的表達增加碰辅,包括CD27,SSR4介时,IGHG1没宾,MZB1XBP1凌彬,這進一步支持了擴增的克隆B細(xì)胞的優(yōu)異效應(yīng)子功能(圖 6d)。而且循衰,隨著時間的流逝铲敛,擴增的B細(xì)胞的差異基因會明顯消退,而在LRS患者中會降低(圖6d)会钝。

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圖6:在COVID-19患者中觀察到BCR克隆擴增伐蒋,VDJ基因使用偏倚。

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為了研究COVID-19患者中BCR的獨特變化和偏好基因迁酸,作者比較了COVID-19患者和HCs中VDJ基因的使用情況先鱼。作者確定了IGHV3家族的過度表達,COVID-19患者相比尤其是在IGHV3-7奸鬓,IGHV3-15焙畔,IGHV3-21,IGHV3-23和IGHV3-30 (圖6E)串远。優(yōu)選的IGKV是IGKV1-17宏多,IGKV2-28和IGKV3-15,而優(yōu)選的IGLV是IGLV1-44澡罚,IGLV2-8和IGLV3-27(圖6e)伸但。此外,ERS患者的前兩個配對頻率是IGHV3-23-IGHJ4和IGHV3-7-IGHJ6(圖6f))留搔。這些細(xì)胞顯示出IGH亞基與分別由IGLV1-44-IGLJ3和IGKV1-17-IGKJ1編碼的IGK / L亞基配對更胖,這表明與SARS-CoV-2特異性相關(guān)的擴展?fàn)顟B(tài)。單獨地隔显,ERS-4和ERS-5具有最大的克隆函喉,分別參考IGHV3-23-IGHJ4(補充圖S5e)和IGHV3-7-IGHJ6(補充圖S5f)。

總之荣月,以IgA和IgM同種型為主的COVID-19克隆性的增加,以及IGHV基因的偏斜使用梳毙,提示SARS-CoV-2對發(fā)病機理的貢獻哺窄。值得注意的是,COVID-19患者中主要IGV基因(尤其是IGHV3-23和IGHV3-7)的偏好為合理設(shè)計SARS-CoV-2疫苗提供了框架账锹。

7. COVID-19患者免疫細(xì)胞之間的細(xì)胞間通訊

用于預(yù)測可能有助于ERS和LRS中T細(xì)胞萌业,B細(xì)胞,單核細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DC)不同功能狀態(tài)的細(xì)胞間相互作用(圖 7a奸柬,b)生年。在ERS COVID-19患者中,作者發(fā)現(xiàn)了與單核細(xì)胞激活廓奕,增殖和炎癥信號有關(guān)的適應(yīng)性信號(圖7a抱婉,b)档叔。

T細(xì)胞表達的基因編碼TNFSF8,LTA蒸绩,IFNG衙四,IL17A,CCR5和LTB的配體與TNFRSF8患亿,TNFRSF1A / TNFRSF14传蹈,IFNGR1,IL-17RA步藕,CCR1和LTBR的配體相關(guān)惦界,這些基因在單核細(xì)胞上表達,可能有助于促炎狀態(tài)咙冗。其他T細(xì)胞-單核細(xì)胞相互作用涉及CSF2和CSF1的表達沾歪。

T細(xì)胞可能通過CSF2和CSF1的表達激活單核細(xì)胞,而CSF2和CSF1與CSFR(CSFR2 / 1)結(jié)合并促成炎性風(fēng)暴乞娄。CD14 +單核細(xì)胞簇僅表達IL1β瞬逊,據(jù)預(yù)測它將與T細(xì)胞表達的IL1RAP結(jié)合。T細(xì)胞與單核細(xì)胞的相互作用可能會增強免疫應(yīng)答仪或,并且僅針對COVID-19患者(圖7a确镊,b)。

此外范删,作者發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞高表達脊髓灰質(zhì)炎病毒受體蕾域,在脊髓灰質(zhì)炎病毒復(fù)制和誘導(dǎo)NF-κB信號傳導(dǎo)的第一步中,它作為脊髓灰質(zhì)炎病毒的細(xì)胞受體到旦。從B細(xì)胞單核細(xì)胞和B細(xì)胞T細(xì)胞的相互作用中旨巷,作者發(fā)現(xiàn)B細(xì)胞可以分泌大量IL-6,LTA和LTB添忘,并與在單核細(xì)胞中表達的IL-6R采呐,LTAR和LTBR結(jié)合,大量的IL-6應(yīng)用于T細(xì)胞搁骑,以促進IFN-γ斧吐,IL-1β和其他炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的分泌。因此仲器,在ERS COVID-19患者的發(fā)病高峰中形成了高表達IL-6及其后代的炎性單核細(xì)胞的級聯(lián)特征(圖7c)煤率。這些活化的免疫細(xì)胞可能大量進入肺和其他器官的循環(huán),并發(fā)揮免疫破壞作用乏冀。

在LRS COVID-19患者中蝶糯,預(yù)計DC配體會與參與細(xì)胞增殖和抗體產(chǎn)生的B和T細(xì)胞受體相互作用。作者發(fā)現(xiàn)LRS患者的外周血含有多種抗體辆沦。作者發(fā)現(xiàn)昼捍,在作者對DC-B細(xì)胞相互作用的分析中识虚,IL18-IL18RAP,TNFSF13-TNFRSF13B端三,TNFSF13-TNFRSF17舷礼,TNFSF13B-TNFRSF17,TNFSF13B-TNFRSF13B和TNFSF13B-TNFRSF13C高度表達(圖7d)郊闯。因此妻献,作者推測DC產(chǎn)生IL-18,TNFSF13和TNFSF13B來促進B細(xì)胞的增殖团赁,然后在ERS的血液中分泌許多抗體育拨。

從DC-T和T細(xì)胞-B細(xì)胞的相互作用中,作者發(fā)現(xiàn)DC不僅產(chǎn)生IL-18欢摄,而且產(chǎn)生IL-7以促進T細(xì)胞的增殖熬丧。此外,T細(xì)胞產(chǎn)生IL-2以促進B細(xì)胞的增殖和抗體產(chǎn)生(圖7d)怀挠。因此析蝴,細(xì)胞間的相互作用有助于作者理解為什么COVID-19患者表現(xiàn)出高單核細(xì)胞率和低淋巴細(xì)胞率,以及為何康復(fù)患者外周血中淋巴細(xì)胞的比例逐漸增加绿淋。

image.png

圖7:在COVID-19患者中免疫細(xì)胞之間的細(xì)胞間通訊闷畸。

全尺寸圖片

總結(jié)

使用單細(xì)胞測序,作者分析了血液中免疫種群的復(fù)雜性吞滞,并分析了10位患者的70,858個細(xì)胞佑菩。作者確定了ERS患者的高炎癥反應(yīng),這可以解釋為什么某些患者出院后生病裁赠,并建議應(yīng)重新評估當(dāng)前的出院標(biāo)準(zhǔn)殿漠。此外,作者鑒定了髓樣佩捞,NK绞幌,T和B細(xì)胞的獨特標(biāo)志,并指出了TCR和BCR表位的變化一忱。作者的發(fā)現(xiàn)有助于闡明抗病毒免疫機制莲蜘,并揭示了使用疫苗和中和抗體開發(fā)免疫療法的有希望的機會。

https://www.immunology.ox.ac.uk/covid-19/literature-digest-old/immune-cell-profiling-of-covid-19-patients-in-the-recovery-stage-by-single-cell-sequencing

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