hello颓芭，大家好顷锰，又是新的一周，上海的疫情仍然居高不下亡问，太原也開始封城官紫，不知道什么時(shí)候才是盡頭。時(shí)間很快州藕，猝不及防束世，我們還是好好學(xué)習(xí)，不負(fù)韶華床玻。

今天我們繼續(xù)分享一下單細(xì)胞和eQTL的聯(lián)合分析毁涉，上一篇關(guān)于這個(gè)的聯(lián)合分析在利用10X單細(xì)胞eQTL定位確定自身免疫性疾病的細(xì)胞類型特異性基因控制，這一篇要分享單細(xì)胞聯(lián)合eQTL揭示細(xì)胞類型特異性分子和遺傳與lupus的關(guān)聯(lián)锈死，文章在Single-cell RNA-seq reveals cell type–specific molecular and genetic associations to lupus贫堰，發(fā)表于SCIENCE，非常高待牵，方法涉及多組學(xué)其屏，非常值得研究研究。

系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）是一種異質(zhì)性的自身免疫性疾病洲敢，在女性和亞洲漫玄、非洲和西班牙血統(tǒng)的人中發(fā)病率較高。bulk轉(zhuǎn)錄組分析表明压彭，1型干擾素信號(hào)的增加睦优、淋巴細(xì)胞激活失調(diào)和細(xì)胞凋亡清除的失敗是這種疾病的標(biāo)志。許多參與這些過程的基因與系統(tǒng)性紅斑狼瘡相關(guān)的約100個(gè)基因位點(diǎn)相接近壮不。盡管取得了這一進(jìn)展汗盘，但對(duì)系統(tǒng)性紅斑狼瘡的循環(huán)免疫細(xì)胞的全面普查仍然是不完整的，對(duì)介導(dǎo)遺傳關(guān)聯(lián)的細(xì)胞類型和背景的注釋仍然具有挑戰(zhàn)性询一。

之前隐孽，流式細(xì)胞儀和bulk轉(zhuǎn)錄組分析被用來分析SLE中循環(huán)免疫細(xì)胞的組成和基因表達(dá)。然而健蕊，流式細(xì)胞術(shù)因其使用有限的已知標(biāo)志物而會(huì)出現(xiàn)偏差菱阵，而bulk轉(zhuǎn)錄組分析沒有足夠的能力來檢測細(xì)胞類型的表達(dá)差異。對(duì)外周血單核細(xì)胞（PBMC）的單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）作為一種全面和無偏差的方法缩功，具有同時(shí)分析循環(huán)免疫細(xì)胞的組成和轉(zhuǎn)錄狀態(tài)的潛力晴及。然而，scRNA-seq在人群隊(duì)列中的應(yīng)用受到了樣本量嫡锌、成本和對(duì)技術(shù)變化的敏感性的限制虑稼。為了克服這些限制琳钉，來自加州大學(xué)舊金山分校等研究機(jī)構(gòu)的研究人員之前開發(fā)出多重scRNA-seq（multiplexed scRNA-seq, mux-seq），以實(shí)現(xiàn)對(duì)人群隊(duì)列的系統(tǒng)性和經(jīng)濟(jì)性scRNA-seq測序蛛倦。

文章中歌懒，研究人員使用多重單細(xì)胞RNA測序 (mux-seq) 分析了超過 120 萬個(gè)外周血單核細(xì)胞（162例，99例對(duì)照）溯壶。病例表現(xiàn)出單核細(xì)胞中1型干擾素刺激基因 (ISG) 的表達(dá)升高及皂，與單核細(xì)胞ISG表達(dá)相關(guān)的初始CD4+ T 細(xì)胞減少，以及總體限制性細(xì)胞毒性GZMH+ CD8+ T細(xì)胞的擴(kuò)增茸塞。細(xì)胞類型特異性表達(dá)特征預(yù)測了病例對(duì)照狀態(tài)躲庄，并將患者分為兩種分子亞型。研究人員整合密集的基因分型數(shù)據(jù)來繪制細(xì)胞類型特異性順式表達(dá)數(shù)量性狀基因座钾虐，并將SLE相關(guān)變體與細(xì)胞類型特異性表達(dá)聯(lián)系起來。

結(jié)果1笋庄、Compositional analysis reveals CD4+ T cell lymphopenia in SLE

標(biāo)準(zhǔn)化和批次校正的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜的 Louvain 聚類確定了 23 個(gè)clusters效扫，它們被分配到 11 種細(xì)胞類型：CD14+ 經(jīng)典和 CD16+ 非經(jīng)典單核細(xì)胞（cM 和 ncM）； 常規(guī)和漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（cDC 和 pDC）直砂； CD4+ 和 CD8+ T 細(xì)胞（CD4 和 CD8）菌仁； 自然殺傷細(xì)胞（NK）； B細(xì)胞（B）静暂； 漿母細(xì)胞（PB）济丘； 增殖 T 和 NK 細(xì)胞 (Prolif); 和祖細(xì)胞（Progen）。 均勻流形近似和投影（UMAP）的區(qū)域被不同細(xì)胞類型的細(xì)胞占據(jù)洽蛀，在較小程度上摹迷，不同的病例對(duì)照狀態(tài)和血統(tǒng)。 不同的pools和處理批次對(duì)細(xì)胞的分布沒有明顯的影響郊供。

首先通過分別比較亞洲和歐洲血統(tǒng)的病例和對(duì)照之間 11 種細(xì)胞類型的頻率來評(píng)估 SLE 中細(xì)胞組成的變化峡碉。相對(duì)于control，cases 中最顯著的特點(diǎn)是CD4 百分比下降驮审，cM和Prolif百分比上升鲫寄，未接受治療的病例（N = 21）表現(xiàn)出與接受治療的病例相似的成分變化。

接下來評(píng)估了 CD4 和 cM 百分比的變化是否是由于任一population的絕對(duì)豐度的變化疯淫。分析了 UCSF 電子健康記錄 (EHR) 全血細(xì)胞計(jì)數(shù)中報(bào)告的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞豐度地来。 EHR 中報(bào)告的豐度與 mux-seq 的估計(jì)豐度高度相關(guān)（Pearson Rlympho = 0.97 和 Rmono = 0.87）。將另外 100 例病例與 154 例自我報(bào)告的血統(tǒng)熙掺、年齡和性別相匹配的對(duì)照組進(jìn)行比較未斑，病例顯示淋巴細(xì)胞豐度顯著降低但單核細(xì)胞豐度沒有差異。為了評(píng)估淋巴細(xì)胞減少和 SLE 之間是否存在因果關(guān)系适掰，使用基于免疫細(xì)胞組成的遺傳關(guān)聯(lián)的匯總統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了基于廣義匯總數(shù)據(jù)的孟德爾隨機(jī)化颂碧。與淋巴細(xì)胞豐度相關(guān)的變體（blympho→SLE = –0.39荠列，Plympho→SLE < 0.008）而非單核細(xì)胞豐度（bmono→SLE = 0.009，Pmono→SLE < 0.92）的中介效應(yīng)對(duì) SLE 風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)载城。反向因果分析未顯示 SLE 風(fēng)險(xiǎn)對(duì)淋巴細(xì)胞減少的影響肌似，盡管不能排除水平多效性的替代解釋。

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Decrease of circulating na?ve CD4+ T cells in SLE

對(duì)淋巴細(xì)胞再分群發(fā)現(xiàn)诉瓦，相對(duì)于對(duì)照組川队，病例中最顯著的差異是 CD4_Na?ve 百分比的降低，亞洲病例的下降幅度明顯高于歐洲病例睬澡。 未檢測到 CD4_Na?ve 百分比與年齡或治療之間存在顯著關(guān)聯(lián)固额。 相對(duì)于對(duì)照組，未接受治療的病例在 CD4_Na?ve 百分比方面表現(xiàn)出類似的下降煞聪。

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Clonal expansion of cytotoxic GZMH+ T cells in SLE

在 CD8+ T 細(xì)胞區(qū)室中斗躏，鑒定了表達(dá) CCR7 (CD8_Na?ve) 和三個(gè)效應(yīng)記憶亞群的naive細(xì)胞，包括表達(dá) KLRB1 和 GZMK (CD8_MAIT) 的粘膜相關(guān)不變 T 細(xì)胞和兩個(gè)缺乏 KLRB1 表達(dá)并表達(dá)趨化因子 CCL5 的細(xì)胞群昔脯，效應(yīng)分子 PRF1 和衰竭標(biāo)記 LAG3啄糙。 兩個(gè)非 MAIT clusters可以通過顆粒酶（CD8_GZMH、GZMH 和 GZMB云稚；CD8_GZMK隧饼、GZMK）的表達(dá)來區(qū)分，并反映了 NK 亞群（NK_Dim静陈、GZMH 和 GZMB燕雁；NK_Bright、GZMK）鲸拥。 在 CD8_GZMH population中拐格，根據(jù)樣本子集中的 CD4 表達(dá)，6% 是 CD4+CD8– 細(xì)胞崩泡，這些樣本也使用 DNA 偶聯(lián)抗體進(jìn)行了分析禁荒。 相對(duì)于對(duì)照組，CD8_GZMH 百分比在病例中顯著增加角撞，并且在燃燒和未治療病例中觀察到相似的百分比呛伴。 此外，觀察到病例中 CD8_MAIT 百分比降低谒所。

除了淋巴細(xì)胞內(nèi)的頻率增加外热康，CD8_GZMH 細(xì)胞是一個(gè)轉(zhuǎn)錄異質(zhì)population，與對(duì)照相比劣领，SLE 病例中細(xì)胞毒性姐军、衰竭和 ISG 特征的表達(dá)升高。 這些特征的表達(dá)與治療無關(guān)。 此外奕锌，只有 ISG 特征與年齡呈負(fù)相關(guān)著觉。 在整個(gè)細(xì)胞中，細(xì)胞毒性和 ISG 特征基因之間以及細(xì)胞毒性和耗竭特征基因之間的相關(guān)性（平均 RPearson = 0.10）通常較低惊暴。 因此饼丘，在某些情況下，這些途徑不太可能在同一細(xì)胞中共同激活辽话。 這與通過來自不同個(gè)體的 CD8_GZMH 假體表達(dá)譜計(jì)算的特征基因之間的高度相關(guān)性形成鮮明對(duì)比肄鸽，突出了體分析在揭示看似同質(zhì)群體中的額外異質(zhì)性方面的局限性。

為了進(jìn)一步研究 CD8_GZMH 和 CD8_GZMK population的克隆性油啤，對(duì) T 細(xì)胞受體 (TCR) 的 CDR3 區(qū)域進(jìn)行了擴(kuò)增和測序典徘，從 10.2% 的 CD4 和 8.7% 的 CD8 細(xì)胞中恢復(fù)了成對(duì)的 TCRA 和 TCRB 序列，在病例 (N = 83) 和對(duì)照 (N = 20) (PWilcoxon = 0.72) 之間檢測到的獨(dú)特 TCR 數(shù)量益咬。 在擴(kuò)增的 CD8 克隆中逮诲，59% 來自 CD8_GZMH 細(xì)胞，21% 來自 CD8_GZMK 細(xì)胞幽告。 相對(duì)于對(duì)照組汛骂，病例在 CD8 細(xì)胞中表現(xiàn)出有限的repertoire，但在 CD4 細(xì)胞中沒有评腺。 在 CD8_GZMH 亞群中，表達(dá)細(xì)胞毒性特征的細(xì)胞與表達(dá) ISG 特征的細(xì)胞的比例為~4:1淑掌。 作為陽性對(duì)照蒿讥，相對(duì)于其他細(xì)胞類型，表達(dá)不變 TRAV1-2 和 TRAJ33 鏈的克隆在 CD8_MAIT clusters內(nèi)富集.

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Expression changes across 11 peripheral immune cell types in SLE

Transcriptional differences were characterized for each of 11 circulating immune cell types between SLE cases and controls. We found that 302 genes were differentially expressed (DE) in at least one cell type between cases and controls of either Asian or European ancestry, not confounded by medication.Hierarchical clustering of pseudobulk expression profiles of these DE genes across cell types resulted in six modules抛腕。相對(duì)于對(duì)照組芋绸，病例上調(diào)了所有細(xì)胞類型 (Pan_up) 中的 ISG 模塊和包含 IFITM1/3、IFITM3担敌、APOBEC3A摔敛、RNASE2 和 IFIT2 的骨髓特異性模塊 (Mye_up) 的表達(dá)。 兩個(gè)模塊都富含 1 型干擾素信號(hào)傳導(dǎo)和先天免疫途徑全封。 此外马昙，在所有細(xì)胞類型中鑒定了一個(gè)下調(diào)模塊，該模塊富含淋巴和非淋巴細(xì)胞之間的相互作用 (Pan_down)刹悴，一種髓細(xì)胞特異性下調(diào)模塊 (Mye_down)行楞，富含 Hedgehog 信號(hào)，一種 T 細(xì)胞特異性上調(diào) 富含白細(xì)胞活化的調(diào)節(jié)模塊（T_up）和富含AP-1轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和Toll樣受體信號(hào)傳導(dǎo)的B細(xì)胞特異性上調(diào)模塊（B_up）.

結(jié)果通過重組干擾素-b (rIFNB1) 和 SLE 兒科患者體外激活的 PBMC 的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析得到驗(yàn)證土匀。 對(duì)于每種細(xì)胞類型子房，特別是骨髓細(xì)胞群，病例和對(duì)照之間的表達(dá)倍數(shù)變化與 rIFNB1 刺激和未刺激細(xì)胞之間的倍數(shù)變化高度相關(guān)。 在先前從bulk分析中確定并在兒科 SLE 中分析的 100 個(gè) ISG 中证杭，64 個(gè)在至少一種細(xì)胞類型中是 DE田度，主要位于 Pan_up (46/79) 和 Mye_up (8/64) 模塊中。 有趣的是解愤，11 個(gè)基因僅在 PBMC 假體中是 DE镇饺，說明由于病例和對(duì)照之間細(xì)胞組成的差異，體積分析可能產(chǎn)生混雜效應(yīng)琢歇。 隊(duì)列的大樣本量導(dǎo)致在成人 SLE 中鑒定出 238 個(gè)以前未描述的 DE 基因兰怠，其中 56 個(gè)是骨髓特異性的。

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Pronounced type 1 interferon response in classical monocytes

骨髓細(xì)胞在病例和對(duì)照之間表現(xiàn)出最多的 DE 基因李茫，包括與 SLE 相關(guān)的已知和新基因揭保。 為了進(jìn)一步研究它們的異質(zhì)性，將骨髓細(xì)胞重新聚集成六個(gè)簇魄宏，以區(qū)分單核細(xì)胞譜系（cM秸侣、CD14+ 經(jīng)典；ncM宠互、FCGR3A+ 非經(jīng)典味榛；ncMcomp、C1QA+/FCGR3A+ 補(bǔ)體表達(dá)非經(jīng)典）和樹突細(xì)胞譜系（cDC1予跌、CLEC10A+ 常規(guī) 1 型） 搏色；cDC2，CLEC9A+ 常規(guī) 2 型券册；pDC频轿，IRF7+ 類漿細(xì)胞；）烁焙。 盡管 pDC 可以來源于骨髓或淋巴祖細(xì)胞航邢，但它們的表達(dá)譜與其他骨髓群體更相似，因此與其他骨髓群體進(jìn)行了聯(lián)合分析骄蝇。 還在 cDC1s 和 pDCs 中檢測到 AXL+ 樹突狀細(xì)胞膳殷，這與它們作為 cDCs 和 pDCs 之間的過渡群體的建議分布一致。 作為骨髓細(xì)胞相對(duì)于對(duì)照組的百分比九火，病例表現(xiàn)出 pDC赚窃、cDC1 和 cDC2 百分比降低，cMs 和 ncM_comps 百分比增加.

接下來吃既，使用 RNA 速度來評(píng)估每種骨髓細(xì)胞類型沿推斷激活軌跡的轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性考榨。 在 cMs、ncMs 和 ncM_comps 中鹦倚，DE 基因的速率分析顯示河质，推斷的激活很大程度上反映了平均 ISG 表達(dá)的程度，高激活區(qū)域富含 SLE 病例的細(xì)胞。 這些結(jié)果在 cDC 人群中是相似的掀鹅。 沿著推斷的激活排序 cM 表明散休，使用臨床特征定義的具有較高 SLE 疾病活動(dòng)指數(shù) (SLEDAI) 的病例具有較高的激活。 與亞洲病例相比乐尊，在歐洲 (RPearson = 0.66) 中戚丸，平均推斷激活與 SLEDAI 的相關(guān)性更好。 在具有較低疾病活動(dòng)度（SLEDAI 介于 0 和 4 之間）的任一血統(tǒng)的患者中觀察到廣泛的平均推斷激活扔嵌，這表明 SLEDAI 的臨床措施并未完全捕捉到 SLE 的分子異質(zhì)性限府。

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Expression modules enable clinical prediction and patient stratification（分子模塊與疾病狀態(tài)關(guān)系的預(yù)測，這部分涉及到臨床檢驗(yàn)痢缎，我們以后有時(shí)間討論）

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Identification of cell type–specific cis-eQTLs across eight immune cell types

接下來胁勺，將數(shù)據(jù)與基因分型數(shù)據(jù)相結(jié)合，以繪制可能介導(dǎo) SLE 疾病關(guān)聯(lián)的細(xì)胞類型和細(xì)胞背景特異性順式表達(dá)數(shù)量性狀基因座 (cis-eQTL)独旷。在八種最豐富的細(xì)胞類型中署穗，線性回歸以及對(duì)三個(gè)隊(duì)列（92 個(gè) CLUES 歐洲人、98 個(gè) CLUES 亞洲人嵌洼、46 個(gè) ImmVar 歐洲人）的meta分析確定了 3331 個(gè)基因在一種細(xì)胞類型中至少具有一個(gè) cis-eQTL案疲，將其稱為細(xì)胞類型—按細(xì)胞類型 cis-eQTLs (CBC-eQTLs)。對(duì)基因表達(dá)的遺傳結(jié)構(gòu)的分析導(dǎo)致對(duì)每種細(xì)胞類型的平均順式遺傳力的估計(jì)范圍為 0.03 至 0.09麻养，而對(duì)細(xì)胞類型的平均順式遺傳相關(guān)性 (rG) 范圍為 0.25 至 0.75褐啡。因?yàn)榧?xì)胞是同時(shí)處理的，我們還估計(jì)了細(xì)胞類型之間的共享殘余效應(yīng) (rE)（例如鳖昌，共享的環(huán)境和轉(zhuǎn)基因效應(yīng)）春贸，范圍從 0.03 到 0.12。 rG 和 rE 的聚類反映了循環(huán)免疫細(xì)胞類型之間的已知譜系.

rG 和 rE 估計(jì)表明遗遵，多效遺傳和共享殘留效應(yīng)在免疫細(xì)胞類型中很常見，這可能會(huì)混淆在 CBC-eQTL 中檢測細(xì)胞類型特異性信號(hào)的能力逸嘀。為了解釋多效性车要，我們將每個(gè)細(xì)胞類型的表達(dá)譜分解為所有細(xì)胞類型和八種細(xì)胞類型特異性成分的共享成分，然后映射與每個(gè)成分相關(guān)的 cis-eQTL崭倘。鑒定了 535 個(gè)具有至少一種細(xì)胞類型特異性 cis-eQTL (cs-eQTL) (FDR < 0.05) 和 1207 個(gè)共享 cis-eQTL (sh-eQTL) 的基因翼岁。 CBC-、sh-和 cseQTL 的效應(yīng)大小在歐洲和亞洲血統(tǒng)的個(gè)體之間相關(guān)司光，這些個(gè)體由基因型主成分分開琅坡。相對(duì)于 CBC-eQTLs，每種細(xì)胞類型的 cs-eQTLs 在相同或密切相關(guān)的細(xì)胞類型中顯著且特異性富集染色質(zhì)可及性區(qū)域残家，這表明分解分析更有可能識(shí)別 cis-eQTLs 重疊細(xì)胞類型特異性 cis-regulatory elements

Identification and annotation of cell type–specific SLE-associated loci

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生活很好榆俺，有你更好