文獻(xiàn)學(xué)習(xí)035--[sc]單細(xì)胞測(cè)序揭示小鼠心臟非心肌細(xì)胞之間的異質(zhì)性和互作

18年發(fā)的叶组,文章比較早了,但是是第一篇小鼠心臟非心肌細(xì)胞圖譜历造,很多綜述里都提到了這一篇甩十,意義還是比較大的。

Highlights

  • Comprehensive transcriptional profiling of non-myocyte cells in the adult mouse heart
  • Detection of major cell types and characterization of transcriptional heterogeneity
  • Development of tools for isolation of understudied cells, including mural cells and glia(給已有marker特異性不高的壁細(xì)胞吭产,SMC和Schwann找了marker)
  • Characterization of intercellular communication networks
  • 分析了性別差異
1. scRNA-Seq Analysis of Cardiac Non-myocytes Reveals Major Cardiac Cell Types

Fig 1A:實(shí)驗(yàn)流程枣氧,取了雄性和雌性小鼠的心室肌,消化得到單細(xì)胞懸液垮刹。(怎么 去掉的心即锿獭?)為了減少內(nèi)皮細(xì)胞荒典,盡可能得到更多其他細(xì)胞類型酪劫,這里做了一下分選。內(nèi)皮:其他細(xì)胞=1:9
Fig 1B-C:注釋得到12種細(xì)胞(成纖維分成了1和2)

??????
Endothelial cells: Cdh5, Pecam1
Fibroblasts: Cola1, Pdgfra, Tcf21
Granulocytes: Ccr1, Csf3r, S100a9
B: Ms4a1
T: Cd3e
NK: Klrb1c, Ncr1
Pericytes: P2ry14, Pdgfrb
Macrophages: Adgre1, Fcgr1
Dendritic cell (DC)-like cells: Cd209a
Schwann cells: Plp1, Cnp
Smooth muscle cells: Acta2, Tagln

Fig 1D:展示了每個(gè)細(xì)胞群的top10高變基因寺董,輔助注釋

作者還使用每個(gè)細(xì)胞群的高變基因做了富集分析覆糟,放在Table S1,也是輔助注釋

另外:
他們每個(gè)細(xì)胞的基因均值在1897遮咖,還是用10x V2的盒子做的滩字,這個(gè)基因數(shù)相當(dāng)高了。
質(zhì)控放的也很寬:<200 or >5,000 unique genes expressed, >20,000UMIs, or >25% of reads mapping to mitochondria御吞。只濾掉了43個(gè)細(xì)胞麦箍。

2. Major Cardiac Cell Types Harbor Subpopulations that Reflect a Hierarchy of Transcriptional Diversity

對(duì)大群做了亞群細(xì)分。內(nèi)皮陶珠,施萬細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞沒有做細(xì)分挟裂,髓系和淋巴細(xì)胞做了細(xì)分。
Fig 2A-C:淋巴細(xì)胞的重新聚類把T細(xì)胞分出了CD4和CD8T揍诽,還分出了ILC2(Gata3, Areg, Rora)诀蓉。髓系鑒定出了至少5個(gè)subtype。
這里給髓系細(xì)胞的區(qū)分困難找了理由

these hybrid expression signatures could reflect the multifaceted nature of macrophages, with cells poised to respond to a diverse range of stimuli.

Fig 2D:在髓系細(xì)胞中暑脆,鑒定出了一群同時(shí)表達(dá)髓系細(xì)胞marker和成纖維marker的細(xì)胞

作者認(rèn)為這一群細(xì)胞不是雙細(xì)胞或背景RNA污染的原因:
1. the population’s size is larger than would be expected based on doublet rate estimates (<5%; 10x Genomics)
2. ambient RNA contamination would likely give rise to transcriptional profiles overlapping at least one of the most abundant cardiac cell types, namely cardiomyocytes or endothelial cells

Fig 2E, F:為了驗(yàn)證這一群細(xì)胞的存在渠啤,作者使用了PDGFRaGFP/+小鼠,檢測(cè)了心臟中GFP陽性的白細(xì)胞添吗。并使用成像流式檢測(cè)了表達(dá)巨噬marker的GFP+細(xì)胞沥曹。
Fig 2G:其他細(xì)胞中也存在成纖維基因的表達(dá)。Therefore, in line with well-established mesenchymal transition paradigms, expression of a hybrid mesenchymal phenotype is likely an inherent characteristic of a broad range of cell types.

作者在這里也提到了一些缺失細(xì)胞群:
epicardial cells:Tbx18
cardiac progenitors:Isl1
Lymphatic endothelial cells:Prox1根资,Pdpn (在正常心臟的非心肌中僅占了~3%)
單核細(xì)胞在這里也沒有檢測(cè)到架专,可能是數(shù)量較少,而且散在在了巨噬細(xì)胞中玄帕。

3. Novel Strategies for Isolation of Cardiac Mural Cells and Glia

壁細(xì)胞部脚,包括周皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞是脈管系統(tǒng)的重要組成。但是目前很難通過流式的方法鑒定出這些細(xì)胞裤纹。同樣的委刘,施萬細(xì)胞已被證實(shí)存在于心臟組織中1,但是通過流式分選細(xì)胞卻很難鹰椒。所以這一部分就是在通過單細(xì)胞給這幾類細(xì)胞找特異性marker锡移。
Fig 3A:通常使用的marker包括Cspg4 (NG2), Pdgfrb和Mcam,特異性都不高漆际。作者鑒定出來的Itga7, Entpd1和Cd59a等對(duì)這些細(xì)胞的區(qū)分度更好淆珊,特異性更高。
Fig 3B-F:用示蹤鼠驗(yàn)證了PDGFRa是成纖維的marker奸汇,壁細(xì)胞表達(dá)成纖維不表達(dá)的ITGA7施符,ENTPD1是SMC的marker,CD59a是Schwann細(xì)胞的marker擂找。

4. A Dense Network of Autocrine and Paracrine Signaling Underpins Cardiac Homeostasis

Fig 4A B:細(xì)胞群之間的互作分析戳吝,可以看到成纖維和其他細(xì)胞的互作是最多的。
Fig 4C:各種essential growth factors在不同細(xì)胞中的表達(dá)
Fig 4D:比如成纖維細(xì)胞和周皮細(xì)胞分別表達(dá)Csf1和Il34贯涎,通過Csf1r作用于巨噬細(xì)胞听哭,影響巨噬細(xì)胞的growth和survival。成纖維還表達(dá)Ngf, Vegfa, Igf1和Fgf2塘雳,影響自主神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元陆盘,內(nèi)皮細(xì)胞和壁細(xì)胞。(??主要依靠先驗(yàn)知識(shí))
后面也是用基因鼠驗(yàn)證前面的結(jié)論败明,不禁感慨礁遣,他們好多種鼠子哦。肩刃。祟霍。

5. Widespread Cell-Type-Specific Sexual Dimorphism in Cardiac Gene Expression

因?yàn)榍懊嫠蜆尤×舜剖蠛托凼蟮男呐K,這里作者比較了一下雌鼠和雄鼠心臟非心肌細(xì)胞的基因表達(dá)差異盈包。
**Fig 5A:前面應(yīng)該是混樣送的沸呐,所以作者區(qū)分雌性小鼠和雄性小鼠使用的是特定基因的表達(dá):雌性:Xist;雄性:Ddx3y, Eif2s3y, Erdr1, Gm29650, Kdm5d和Uty呢燥。
**Fig 5B:隨后作者計(jì)算了M和F的差異基因崭添,F(xiàn)有396個(gè)特異性上調(diào)基因,M有430個(gè)叛氨。其中超過97%的差異基因呼渣,fold change大于2棘伴,中位fold change都是1.17。
**Fig 5C:查看了差異基因的細(xì)胞類型屁置,發(fā)現(xiàn)很多基因都是細(xì)胞特異性的
**Fig 5D:Furthermore, we identified 27 genes that exhibited discordant patterns of sexually dimorphic expression between cell types, revealing the dichotomous effect of biological sex on gene expression in the heart.
這部分結(jié)果提示了男性和女性的免疫反應(yīng)差異

參考文獻(xiàn):

  1. Fregoso, S.P.P., and Hoover, D.B.B. (2012). Development of cardiac parasym- pathetic neurons, glial cells, and regional cholinergic innervation of the mouse heart. Neuroscience 221, 28–36.
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