文章題目：COVID-19 immune features revealed by a large-scale singlecell transcriptome atlas
發(fā)表時間及期刊：2021年2月發(fā)表在Cell期刊
影響因子：2020/2021: 38.637
作者：張澤民&金榮華&陳捷凱&王曉群&瞿昆&張政&蘇冰&王紅陽&王福生&趙平森&李祥攀&程濤&劉新東&卞修武&魏來&貝錦新&黃志偉&蔣慶華&周鵬輝
單位：北京大學(xué)生科院&首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院&廣州再生醫(yī)學(xué)與健康廣東省實驗室&廣州再生醫(yī)學(xué)與健康廣東省實驗室&中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生科院&深圳第三人民醫(yī)院&上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院&第二軍醫(yī)大學(xué)國家肝癌科學(xué)中心&中國人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心&汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬粵北醫(yī)院&武漢大學(xué)人民醫(yī)院&中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院&陸軍醫(yī)科大學(xué)附屬西南醫(yī)院&陸軍醫(yī)科大學(xué)附屬西南醫(yī)院&中山大學(xué)中山眼科中心&中山大學(xué)腫瘤防治中心&哈爾濱工業(yè)大學(xué)生科院&哈爾濱工業(yè)大學(xué)生科院&中山大學(xué)腫瘤防治中心
樣本：輕度或中度（22名）
????????? 重度疾蔡谖瘛（54名）
????????? 恢復(fù)期（57名輕度或中度癥狀几莽，38名嚴(yán)重癥狀）
??????? ??健康對照組（25名）
結(jié)論：
1. 龐大的數(shù)據(jù)集使我們能夠確定不同的外周免疫亞型變化與COVID-19的不同臨床特征包括年齡、性別幌蚊、嚴(yán)重程度和疾病分期等密切相關(guān)。
2. SARS-CoV-2 RNA存在于多種上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞中。
3. 以外周血巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞為主要來源細(xì)胞的S100A8/A9的上調(diào)以及與下游信號通路TLR4的結(jié)合聘芜，可能是重癥患者中常見的細(xì)胞因子風(fēng)暴的重要因素梁丘。
研究結(jié)果：
1.? 新冠肺炎患者scRNA-seq數(shù)據(jù)分析
本研究將具有輕度或中度癥狀的患者合并為一組；將有嚴(yán)重癥狀或處于危重階段的患者合并為一組喝噪，此外還加入了25例根據(jù)WHO分類的健康對照者础嫡，從外周血（PBMC）和呼吸系統(tǒng)（BALF）共采集的284份樣本進(jìn)行了scRNA-seq測序（圖1A）
該隊列的年齡范圍從6歲到92歲(圖S1A)，其中老年患者在重癥組中較為豐富酝惧，此外榴鼎，中重度組的性別組成無顯著差異 (圖S1B)。
在284份樣本中晚唇，249份來自外周血單核細(xì)胞(PBMCs)巫财，有或沒有進(jìn)一步分類B或T細(xì)胞，35份來自呼吸系統(tǒng)哩陕，包括12份支氣管肺泡灌洗液(BALF)樣本平项，22份痰樣本，1份胸膜液單核細(xì)胞(PFMCs)樣本(表S1)悍及。7例患者采集了匹配的BALF和PBMC樣本闽瓢。大多數(shù)樣本基于10xGenomics5測序平臺進(jìn)行scRNA-seq檢測，以生成基因表達(dá)和T細(xì)胞受體(TCR)或B細(xì)胞受體(BCR)數(shù)據(jù)(表S1)心赶。我們采用了嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)鸳粉，最終總共獲得了1462,702個高質(zhì)量的單細(xì)胞，平均有4835個獨特的分子標(biāo)識符(UMIs)园担，代表1587個基因(圖S1C-S1E)届谈。共獲得了64個細(xì)胞簇，覆蓋了呼吸系統(tǒng)和外周血中的不同細(xì)胞類型(圖1B)弯汰〖枭剑【命名原則：細(xì)胞類型+cluser+高表達(dá)基因】
基于RO/E說明了每個簇的組織偏好(圖1C)，即用于消除組織偏好估計的技術(shù)變化的觀察細(xì)胞數(shù)量與隨機(jī)預(yù)期細(xì)胞數(shù)量的比值(Zhang et al.咏闪，2018)曙搬。值得注意的是，各種增殖的CD8+和CD4+T和漿B細(xì)胞簇在BALF中比PBMCs更富集(圖1C)鸽嫂。同樣纵装，不同患者組中每個患者群的偏好(圖1D)，在疾病進(jìn)展階段的Covid-19嚴(yán)重患者中据某，增殖和活化的B和T細(xì)胞以及巨噬細(xì)胞更為富集橡娄。
通過以下基因?qū)@些細(xì)胞簇進(jìn)行準(zhǔn)確的注釋(圖S1F-S1J）匠童。
2. 患者年齡、性別滔吠、covid-19嚴(yán)重程度和分期與PBMC組成的關(guān)系
1). PBMC中各類免疫細(xì)胞的組成變化
我們首先分析了PBMC中各類免疫細(xì)胞的組成變化纲菌。值得注意的是，PBMCs中巨核細(xì)胞和CD14+單核細(xì)胞的百分比升高疮绷，特別是在疾病進(jìn)展階段的嚴(yán)重covid-19患者中(圖S2A)翰舌。雖然自然殺傷細(xì)胞(NK)細(xì)胞在不同組間無明顯變化，但在Covid-19重癥患者中冬骚，B細(xì)胞顯著增加椅贱，但T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞減少(圖S2A)，這與之前報道的淋巴細(xì)胞減少現(xiàn)象一致只冻。
2).?年齡庇麦、性別、疾病嚴(yán)重程度和分期與PBMCs中免疫細(xì)胞組成相關(guān)性
大的隊列規(guī)模使我們能夠分析年齡喜德、性別山橄、疾病嚴(yán)重程度和分期與PBMCs中免疫細(xì)胞組成變化之間的關(guān)系。我們應(yīng)用方差分析（方差分析）基于159個PBMC樣本來詢問這種關(guān)聯(lián)住诸，每個樣本都有>1000個單細(xì)胞驾胆。我們還在方差分析模型中納入了兩個技術(shù)因素，以控制技術(shù)變化贱呐，即樣本類型(新鮮或冷凍的PBMCs)和樣本時間（癥狀出現(xiàn)后的天數(shù)）丧诺。經(jīng)過多次測試校正后，發(fā)現(xiàn)了顯著的關(guān)聯(lián)(圖2A)奄薇。值得注意的是驳阎，雖然大多數(shù)B細(xì)胞簇與疾病恢復(fù)狀態(tài)相關(guān)，但XBP1+漿細(xì)胞(B_c05-MZB1-XBP1)顯示出與covid-19的嚴(yán)重程度相關(guān)(圖2A)馁蒂。BP1呵晚、POU2AF1、PRDM1和IRF4在B_c05-MZB1-XBP1中高表達(dá)(表S2)沫屡，證實了這一cluster為漿細(xì)胞饵隙。在covid-19重癥患者中，PBMCs中漿細(xì)胞的百分比可達(dá)到15%沮脖，但其他個體均不能達(dá)到3%(圖2B)金矛。這種增加與樣品類型(新鮮或冷凍；圖2B)無關(guān)勺届，這表明了這一觀察結(jié)果的穩(wěn)健性驶俊。同樣，這種增加也與采樣時間無關(guān)(圖2A和S3A)免姿。這些PBMCs中的血漿B細(xì)胞高表達(dá)了編碼免疫球蛋白A1(IgA1)饼酿、IgA2、IgG1或IgG2恒定區(qū)域的基因(圖2C)胚膊，提示它們在分泌抗原特異性抗體中發(fā)揮作用故俐。這一觀察結(jié)果與之前發(fā)現(xiàn)的covid-19重癥患者血清中含有高滴度的sars-cov-2特異性抗體的結(jié)果一致
3）BCR分析
PBMC中漿細(xì)胞的增加來自增殖和記憶B細(xì)胞的轉(zhuǎn)化(圖S2B)廷区。漿細(xì)胞前體漿母細(xì)胞高表達(dá)MKI67，表明其處于增殖狀態(tài)贾铝，并且在重癥COVID-19患者PBMC中比例升高隙轻，與漿細(xì)胞共享最多的克隆型(圖S2B和S2C)。表達(dá)相對較高水平的CD27垢揩，CD80玖绿，AIM2，GRIP2和COCH的記憶B細(xì)胞亞群（B_c03-CD27-AIM2）是血漿B細(xì)胞的第二大主要來源叁巨，并且與漿細(xì)胞和漿母細(xì)胞具有相同的克隆比例(圖S2B)斑匪。從B_c03-CD27-AIM2到B_c05-MZB1-XBP1的轉(zhuǎn)變得到了BCRs(圖S2B)和RNA速度分析(圖S2D)的支持。
Neu_c3-CST7是PBMC中最大的中性粒細(xì)胞亞群锋勺，與患者年齡秤标，COVID-19嚴(yán)重度和疾病期相關(guān)(圖2A、2E和S3C)宙刘。
對于T細(xì)胞苍姜，高表達(dá)MKI67 marker的各種增殖性T細(xì)胞亞群表現(xiàn)出與COVID-19嚴(yán)重程度和階段明顯不同的關(guān)聯(lián)（圖2A）。T_CD4_c13 MKI67-CCL5low 210細(xì)胞在COVID-19患者中升高悬包，尤其是在疾病進(jìn)展階段的嚴(yán)重患者中（圖2F）衙猪。存在三個增殖性CD8 + T細(xì)胞亞群，包括T_CD8_c10-MKI67-GZMK布近，T_CD8_c11-MKI67-FOS和T_CD8_c12-MKI67-TYROBP垫释。他們在COVID-19患者中增加，但與COVID-19嚴(yán)重程度有不同的關(guān)聯(lián)（圖2A）撑瞧。T_CD8_c10-MKI67-GZMK是高表達(dá)STMN1棵譬，HMGB2，MKI67和GZMK的增生效應(yīng)記憶CD8 + T細(xì)胞群预伺，在重癥COVID-19患者中尤其是在恢復(fù)期有所增加（圖2G）订咸。不同嚴(yán)重程度和階段的細(xì)胞亞群可能表明SARS-CoV-2感染誘導(dǎo)的T細(xì)胞應(yīng)答的復(fù)雜性。
T_CD4_c04CD4+T細(xì)胞是Tcell增殖的主要來源,在covid-19患者中減少雄右，特別是在疾病進(jìn)展階段的嚴(yán)重疾病患者中(圖S2F和S2G)空骚。在covid-19重癥患者中，增殖CD4T細(xì)胞的增加和前體細(xì)胞的減少可能部分解釋了先前觀察到的二分型和不完全適應(yīng)性免疫(Gaoetal.擂仍，2020)囤屹。有趣的是，在T細(xì)胞中逢渔，初始CD8+T細(xì)胞(T_CD8_c01-LEF1)顯示出與患者年齡最顯著的相關(guān)性(圖2A和2H)肋坚，這為年齡偏差的流行病學(xué)觀察提供了一個合理的解釋。此外肃廓，還觀察到性別相關(guān)的T細(xì)胞亞群智厌，包括T_CD4_c04ANXA2、T_CD4_c08GZMKFOShigh和T_CD8_c02-GPR183(圖S2H盲赊、2A和2I)铣鹏。
在covid-19患者中，大多數(shù)T細(xì)胞簇減少哀蘑，并與疾病嚴(yán)重程度的相關(guān)性不同诚卸。顯著減少的T細(xì)胞簇包括gdT細(xì)胞(T_c14_gdTTRDV2)和黏膜相關(guān)不變T細(xì)胞(MAIT)細(xì)胞(T_CD8_c09-SLC4A10)；高表達(dá)TYROBP绘迁、KLRF1惨险、CL247和IL2RB(T_CD8_c08-IL2RB)的CD8+T細(xì)胞簇；以及三個CD4+T細(xì)胞簇顯示效應(yīng)記憶特征(圖2A)脊髓。因此辫愉，covid-19重癥患者外周血中gdT細(xì)胞和MAIT細(xì)胞的減少(圖S2I和S2J)已經(jīng)得到了流式細(xì)胞術(shù)的支持。
3.?TCR&BCR與患者年齡将硝，性別恭朗，疾病嚴(yán)重度屏镊，所處狀態(tài)的相關(guān)性
ANOVA表明，PBMC中B和T細(xì)胞亞群的多樣性與各種臨床特征具有關(guān)聯(lián)性（圖3A）痰腮。
嚴(yán)重程度：如T_CD4_c02-AQP3（圖3B）而芥，T_CD4_c08-GZMK-FOShigh（圖3C），T_CD8_c01-LEF1（圖3D）和T_CD8_c02-GPR183（圖3E）所示膀值，這些T細(xì)胞亞群的TCR多樣性重度COVID-19患者比中度患者要小棍丐，尤其是在疾病進(jìn)展階段。
年齡性別：T_CD4_c08- GZMK- FOShigh沧踏， T_CD8_c01....(Figure 3F G H I)歌逢，這些T細(xì)胞亞群的多樣性在女性中高于男性，在年輕人中高于老年人翘狱。
我們進(jìn)一步研究了是否可以在covid-19患者中識別出相同的tcr或bcr秘案，但發(fā)現(xiàn)了非常有限的共享性(在2例患者中存在4個BCR克隆型)。只有一個非克隆BCR在其重鏈上具有相同的CDR3氨基酸序列潦匈，其中包含1505個sars-cov-2特異性抗體(Raybould等阱高，2020年)。這種常見bcr的缺乏與以往對A71感染和流感疫苗接種后恢復(fù)的嚴(yán)重疾病患者的研究形成了對比(Chen等茬缩，2017赤惊；Jiang等，2013)凰锡，表明SARS-CoV-2感染可能不會對bcr的體細(xì)胞進(jìn)化施加巨大的選擇壓力未舟。
雖然沒有發(fā)現(xiàn)相同的bcr，但我們注意到寡夹，與健康對照組相比处面，covid-19患者的BCR庫表現(xiàn)出有偏差的VDJ使用。我們使用VDJ使用頻率訓(xùn)練一個隨機(jī)森林分類器菩掏，以區(qū)分中度或重度癥狀的covid-19患者與健康對照魂角，發(fā)現(xiàn)曲線下面積值測量的分類精度高達(dá)0.85。在隨機(jī)森林選擇的對區(qū)分covid-19嚴(yán)重患者和健康對照的重要的前20種VDJ組合中智绸，有14種與實驗驗證的中和抗體具有相同的VDJ使用情況(圖3J)野揪。值得注意的是，目前已知的sars-cov-2中和抗體的VDJ使用偏向于IGHV3和IGHV1(圖3J)瞧栗。特別是斯稳，超過40種中和抗體使用了IGHV3-53。這樣的觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)可能對識別新的中和抗體很重要迹恐。
4. 在多種上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞類型中檢測到SARS-CoV-2rna
從處于病程進(jìn)展期的重癥COVID-19中市咆，纖毛，分泌和鱗狀上皮細(xì)胞以及多種免疫細(xì)胞包括中性粒細(xì)胞再来，巨噬細(xì)胞蒙兰，血漿B細(xì)胞，T細(xì)胞和NK細(xì)胞檢測到SARS-CoV-2病毒RNA芒篷。在BALF中搜变，中度COVID-19患者的細(xì)胞較少，未檢測到SARS-CoV-2RNA针炉。有趣的是挠他，免疫細(xì)胞比上皮細(xì)胞具有更多的病毒RNA序列（圖4C），并且作者發(fā)現(xiàn)ACE2和TMPRSS2在那些上皮細(xì)胞的子集中表達(dá)篡帕。但是殖侵，那些免疫細(xì)胞不表達(dá)ACE2或TMPRSS2，在之前的研究中發(fā)現(xiàn)BSG和TFRC與不同細(xì)胞類型中病毒RNA的豐度相關(guān)（圖4E）镰烧。由于干擾素刺激基因（ISG）通常與病毒RNA感受相關(guān)拢军，因此作者檢查了ISG在這些細(xì)胞中的表達(dá)（圖4F）。與PBMC中SARS-CoV-2 RNA陰性的細(xì)胞類型相比怔鳖，ISG基因在這些病毒RNA陽性免疫細(xì)胞中表達(dá)升高茉唉。與BALF中相同類型的病毒RNA陰性免疫細(xì)胞相比，SARS-CoV-2 RNA陽性上皮細(xì)胞（包括纖毛，分泌和鱗狀細(xì)胞）以及那些病毒RNA陽性中性粒細(xì)胞的ISG水平更高度陆。
我們檢測了這些細(xì)胞中不同的SARS-CoV-2基因的檢出率(圖4G)魏铅。在我們的隊列中，在不同的研究中心坚芜，基于10x 5或3測序平臺檢測到Sars-CoV-2-rna陽性免疫細(xì)胞览芳。由于冠狀病毒具有亞基因組轉(zhuǎn)錄的特征，而SARS-CoV-2的基因組是一條單一的陽性RNA鏈鸿竖，如果發(fā)生亞基因組轉(zhuǎn)錄沧竟，接近基因組3端的基因比接近5端的基因有更高的檢測率。
5.?SARS-CoV-2-RNA陽性和陰性上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組學(xué)差異及其對細(xì)胞-細(xì)胞相互作用的潛在影響
SARS-CoV-2 RNA陽性和陰性上皮細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)錄組差異及其對細(xì)胞相互作用的潛在影響辨绊。SARSCoV-2 RNA在不同上皮細(xì)胞中的存在似乎與其他轉(zhuǎn)錄組學(xué)改變有關(guān)奶栖。對于鱗狀上皮細(xì)胞，SARS-COV-2RNA陽性細(xì)胞表現(xiàn)出多種基因如NT5E邢羔，CLCA4和SULT2B1的表達(dá)升高（圖5A）驼抹，這些基因富集作用為“對病毒的反應(yīng)”，“對I型干擾素的反應(yīng)”和“對缺氧的反應(yīng)”等途徑（圖5B）拜鹤。相比之下框冀，SARS-CoV-2 RNA陽性和陰性纖毛上皮細(xì)胞之間的差異基因數(shù)量要少得多，幾乎沒有基因在所有三種上皮細(xì)胞類型中顯示出一致的變化（圖5C）敏簿。
接下來明也，我們探討了上述轉(zhuǎn)錄組學(xué)變化的潛在影響嚷缭。AnnexinA1(ANXA1)在SARS-CoV-2rna陽性的鱗狀上皮細(xì)胞中上調(diào)(圖S5A)稽寒，通過與甲酰肽受體的相互作用調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞在炎癥中的功能(Sugimotoetal.，2016)。這促使我們研究SARS-CoV-2-rna陽性細(xì)胞和陰性細(xì)胞之間潛在的細(xì)胞相互作用差異插龄。CSOmap是一種生物信息學(xué)工具读恃，通過配體-受體介導(dǎo)的細(xì)胞自組織和競爭來估計三維空間中的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用(Renetal.爸吮，2020)所宰，我們估計了計算構(gòu)建的偽空間中的細(xì)胞相互作用潛力。我們發(fā)現(xiàn)够傍，sars-cov-2-rna陽性的纖毛細(xì)胞甫菠、分泌細(xì)胞和鱗狀上皮細(xì)胞在重度和中度組之間表現(xiàn)出明顯的相互作用潛能(圖5D)。
SARS-CoV-2-RNA陽性的纖毛上皮細(xì)胞與自身表現(xiàn)出較低的相互作用潛能冕屯，分散在相當(dāng)于氣道的偽空間的外室(圖5E寂诱、S5B和S5C)，類似于呼吸道冠狀病毒感染上皮清除的病理現(xiàn)象(Lee等安聘，2003痰洒；Nicolls等，2003)浴韭。相比之下丘喻，與未檢測到病毒RNA的鱗狀細(xì)胞相比，SARS-CoV-2RNA陽性的鱗狀上皮細(xì)胞與自身的相互作用潛能增強(qiáng)(圖S5D)囱桨。這種變化在covid-19患者中是一致的(圖5E)仓犬。對纖毛細(xì)胞嗅绰、分泌細(xì)胞和鱗狀上皮細(xì)胞的比較也突出了纖毛細(xì)胞的分散趨勢和鱗狀細(xì)胞本身之間的相互作用潛力(圖5F和5G)舍肠。
這種區(qū)別不僅存在于上皮細(xì)胞之間的相互作用中，也存在于與免疫細(xì)胞之間的相互作用中窘面。與纖毛細(xì)胞在偽空間外腔室的分散性質(zhì)相一致翠语，在病毒-rna陽性的纖毛細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間沒有觀察到明顯的相互作用。在中度covid-19患者中财边，病毒-rna陽性分泌上皮細(xì)胞通過SCGB3A1-Marco軸顯示細(xì)胞與中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞相互作用(圖S5E和S5F)肌括，但在covid-19患者中，這種相互作用可能由于carco下調(diào)而被抑制(圖S5G)酣难。在重癥患者中谍夭，病毒-rna陽性的鱗狀細(xì)胞通過ANXA1-FPR1和S100A9/A8-TLR4軸與中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞有顯著的相互作用(圖5H)。嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞與病毒-RNA陽性的鱗狀上皮細(xì)胞表現(xiàn)出較高的相互作用潛能憨募，也容易發(fā)生SARS-CoV-2RNA陽性(圖5I)紧索。據(jù)報道，ANXA1-FPR1和S100A9/A8-TLR4相互作用在膿毒癥和腫瘤中的免疫細(xì)胞招募和炎癥級聯(lián)反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用菜谣。特別是珠漂，與中度患者相比晚缩，T、B媳危、NK和樹突狀細(xì)胞中S100A9和S100A8的水平顯著上調(diào)(圖S6A和S6B)荞彼，表明存在全身炎癥反應(yīng)。TLR4在重度和中度covid-19患者的PBMCs中沒有顯著差異(圖S6A)待笑，但在某些BALF單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞亞群中顯著下調(diào)(圖S6B)鸣皂。
6.?巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞亞群是細(xì)胞因子風(fēng)暴的關(guān)鍵外來源
接下來签夭，我們試圖調(diào)查細(xì)胞因子產(chǎn)生的潛在來源。我們首先定義一個細(xì)胞因子評分和炎癥評分為每個細(xì)胞基于收集細(xì)胞因子基因的表達(dá)和報道炎癥反應(yīng)基因(表S6)椎侠，分別使用這兩個相關(guān)的分?jǐn)?shù)作為指標(biāo)來評估每個細(xì)胞炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴的潛在貢獻(xiàn)第租。我們發(fā)現(xiàn)患者中細(xì)胞因子和炎癥基因的表達(dá)明顯升高，特別是在嚴(yán)重進(jìn)展階段(圖6A和S7A)我纪，提示存在炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴慎宾。7種細(xì)胞亞型，包括3種單核細(xì)胞(Mono_c1-CD14-CCL3浅悉，Mono_c2-Mono_c2-HLD14-DPB1和Mono_c3-CD14趟据，T_CD8_c06-TNF，和T_CD8_c09-SLC4A10)和PBMC細(xì)胞的scRNA-seq數(shù)據(jù)檢測到更高的細(xì)胞因子和炎癥評分术健。有趣的是汹碱，巨核細(xì)胞與covid-19患者的炎癥反應(yīng)有關(guān)，可能會影響疾病階段的血小板功能荞估，這與之前的一項研究一致(Manne等咳促，2020年)。相比之下勘伺，8種細(xì)胞亞型表現(xiàn)出更高的細(xì)胞因子評分跪腹，盡管它們的炎癥評分與其他細(xì)胞簇相比沒有差異。
然后飞醉，我們調(diào)查了7種細(xì)胞亞型在患者中的比例冲茸，發(fā)現(xiàn)這些超炎癥細(xì)胞亞型在嚴(yán)重疾病患者中富集(圖S7C)。這些超炎癥細(xì)胞亞型在細(xì)胞中的比例在患者組中表現(xiàn)出不同的富集模式(圖6B)缅帘。Mono_c1-CD14-CCL3在可能伴有炎癥風(fēng)暴的重癥患者亞群中高度富集(圖6C)轴术，這些細(xì)胞的比例也與相應(yīng)患者的年齡相關(guān)(圖6D)。高炎癥巨核細(xì)胞在另一批嚴(yán)重疾病患者中富集钦无，這些患者也可能經(jīng)歷了過度的炎癥反應(yīng)(圖6b和6C)逗栽。為了確定兩種細(xì)胞類型是否影響covid-19重癥患者的免疫狀態(tài)，我們進(jìn)一步根據(jù)兩種細(xì)胞類型是否富集铃诬，進(jìn)一步比較了重癥患者的炎癥評分(圖S7D)祭陷。有一種或兩種細(xì)胞類型的患者比沒有兩種細(xì)胞類型的患者得分更高(圖S7E)苍凛。
相比之下，Mono_c2-CD14-HLA-DPB1和Mono_c3-CD14-VCAN亞型廣泛分布在每個疾病階段兵志，和炎癥T細(xì)胞的比例(如T_CD4_c08-GZMK-FOShigh亞型)減少患者嚴(yán)重疾病進(jìn)展階段(圖6b醇蝴，6c和S7B)，盡管這兩種單核細(xì)胞亞型增加比例增加老年恢復(fù)期患者(圖6d)想罕。綜上所述悠栓，Mono_c1-CD14-CCL3和巨核細(xì)胞可能是PBMCs中觸發(fā)細(xì)胞因子炎癥風(fēng)暴的主要來源，在嚴(yán)重covid-19患者中按价，細(xì)胞比例惭适、炎癥表達(dá)或兩者均升高。某些T細(xì)胞亞型也可能通過增強(qiáng)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)來促進(jìn)炎癥風(fēng)暴楼镐。
7. 肺和外周血中高炎癥細(xì)胞亞型的相互作用
肺和外周血中高炎癥細(xì)胞亞型的相互作用仍稀。細(xì)胞因子風(fēng)暴可能會對肺造成免疫病理損傷，并且已在COVID-19患者的肺組織中證實了大量浸潤性炎性免疫細(xì)胞埂息。作者對BALF中所有細(xì)胞亞型中比較了炎癥和細(xì)胞因子評分。在上皮細(xì)胞中未觀察到細(xì)胞因子基因的富集遥巴，而在進(jìn)展期的重癥樣品中千康，巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的亞型具有最高的細(xì)胞因子和炎癥評分（圖7A）。此外確定了5種高炎癥細(xì)胞亞型铲掐，包括Macro_c2-CCL3L1拾弃，單核細(xì)胞的3種亞型和中性粒細(xì)胞（圖7B），表明這些細(xì)胞亞型可能是導(dǎo)致肺部炎癥性風(fēng)暴的主要來源組織摆霉。在BALF樣本中未檢測到CD4 +和CD8 + T細(xì)胞的炎癥評分或細(xì)胞因子評分升高豪椿，這與PBMC中的不同奔坟。每個高炎癥亞型都高度表達(dá)特定的細(xì)胞因子。例如搭盾，Macro_c2-CCL3L1具體表示CCL8咳秉，CXCL10 / 11和IL6。?Mono_c1- CD14-CCL3是外周血和BALF中促炎細(xì)胞類型之一鸯隅，特異性表達(dá)高水平的IL1B澜建，CCL20，CXCL2蝌以，CXCL3炕舵，CCL3，CCL4跟畅，HBEGF和TNF咽筋。中性粒細(xì)胞還表達(dá)多種特異性的細(xì)胞因子，包括TNFSF13B徊件，CXCL8晤硕，F(xiàn)TH1，CXCL16（圖7C）庇忌。
我們推斷舞箍，系統(tǒng)性炎癥風(fēng)暴也可能通過分泌多種細(xì)胞因子與肺和外周血之間的細(xì)胞串?dāng)_有關(guān)。為了驗證這一點皆疹，我們分別分析了PBMCs和BALF中重度和中度樣本中高炎癥細(xì)胞亞型之間的配體-受體配對模式(圖S8)疏橄。PBMCs和BALF細(xì)胞之間的相互作用似乎顯示重大變化 (Figure 7D). 我們的數(shù)據(jù)顯示，與中度患者相比略就，重度期患者的高炎癥細(xì)胞的配體-受體相互作用升高捎迫。有趣的是，嚴(yán)重患者外周血細(xì)胞之間的相互作用遠(yuǎn)低于BALF(圖S8A)表牢，除了巨核細(xì)胞表達(dá)IL1B窄绒，可能刺激Mono_c1-CD14-CCL3細(xì)胞。BALF中的Mono_c1-CD14-CCL3細(xì)胞表達(dá)CCR5崔兴，可接受肺組織和外周血中其他類型細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子刺激彰导。相比之下，Macro_c2-CCL3L1細(xì)胞的相互作用主要依賴于CCR2和IL1R2敲茄。綜上所述位谋，這些發(fā)現(xiàn)說明了covid-19患者在炎癥狀態(tài)下在肺界面上潛在的細(xì)胞-細(xì)胞相互作用的分子基礎(chǔ)。
