單細胞測序揭示COVID-19患者支氣管肺泡免疫細胞圖譜

Single-cell landscape of bronchoalveolar immune cells in patients with COVID-19

文章對13例感染SARS-CoV-2患者支氣管肺泡灌洗液(BALF)樣本的單細胞測序數(shù)據(jù)進行了分析离福,其中包括6例重癥感染患者樣本,3例中癥感染患者樣本腰耙,3例健康對照樣本溜族,另GSM3660650中包含了1例健康對照樣本羔味。

聚類分析得到31個不同的細胞群,包括macrophages (CD68), neutrophils (FCGR3B), myeloid dendritic cells (mDCs) (CD1C,?CLEC9A), plas- macytoid dendritic cells (pDCs) (LILRA4), natural killer (NK) cells (KLRD1), T cells (CD3D), B cells (MS4A1), plasma cells (IGHG4) and epithelial cells (TPPP3,?KRT18)。從各類細胞的分布來看净捅,巨噬細胞的分布表現(xiàn)出分組差異性狸涌,重癥病人相比于輕癥病人具有更高比例的巨噬細胞和中性粒細胞切省。

對巨噬細胞進行了重新聚類,發(fā)現(xiàn)巨噬細胞可以分為四組:組1?FCN1hi帕胆,組2 FCN1loSPP1+朝捆,組3 SPP1+,組4 FABP4+懒豹。 組1表達外周單核樣細胞marker(S100A8芙盘,F(xiàn)CN1,CD14)脸秽,組2高表達各種趨化因子(CCL2蛉加,CCL3讹堤,CXCL10)歇攻,這兩組細胞都表現(xiàn)出M1極化樣粗恢。組3表達免疫調(diào)節(jié)基因(A2M,GPR183片酝,CCL13)和促纖維化基因(TREM2巩剖,TGFB1,SPP1)钠怯,說明這是一群具有修復(fù)性和促纖維化的細胞佳魔。組4表達肺泡巨噬細胞基因(FABP4,APOC1晦炊,MARCO)和脂質(zhì)代謝基因鞠鲜,且主要在健康與中癥病人樣本中宁脊。使用SCENIC分析了各組細胞的轉(zhuǎn)錄因子,組1和組2(NFκB贤姆,STAT1榆苞,STAT2,IFN)霞捡,組3(TFEB坐漏,NR1H3,PPARA碧信,CREB1)赊琳,組4(PPARG,CEBPB)砰碴。以上結(jié)果說明在重癥病人肺部存在高度促炎性的巨噬細胞群體躏筏。

研究發(fā)現(xiàn)重癥病人樣本中CD8 T細胞比例較低而增殖性T細胞比例較高。進行了單個T細胞TCR測序分析呈枉,發(fā)現(xiàn)在中癥病人樣本中克隆擴增的T細胞分布更加集中趁尼,說明這些T細胞具有轉(zhuǎn)錄同質(zhì)性;而重癥病人T細胞分布更加彌散猖辫,說明具有轉(zhuǎn)錄異質(zhì)性酥泞。總的來看啃憎,重癥病人的T細胞克隆擴增較少婶博,更具增殖性,且表型更加特異荧飞;而中癥病人的T細胞克隆擴增更多,且具有更高的組織駐留基因表達名党。

對不同病人BALF中炎性因子的表達進行分析叹阔,發(fā)現(xiàn)重癥病人具有更高的炎性細胞因子表達(Il6,Il8传睹,Il1β)耳幢。測序數(shù)據(jù)顯示,重癥病人巨噬細胞中具有更高的趨化因子表達(CCL2欧啤,CCL3睛藻,CCL4,CCL7)邢隧。分析了細胞間的相互作用店印,發(fā)現(xiàn)重癥病人肺部巨噬細胞通過CCR1,CXCR2招募單核和中性粒細胞進而形成局部炎癥倒慧,輕癥病人巨噬細胞通過CXCR3按摘,CXCR6招募多種T細胞包券。

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