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                              【IF=11.556】烈冰深度分析告訴你:為闡明牙周骨免疫微環境,到底要做幾次subCluster? 時間:2022-03-07

                              俗話說:“牙痛不是病,痛起來真要命?!辈蛔⒅鼐S護口腔健康,只有等到牙痛,口臭等病癥出現之后才會引起人們的警覺,例如齦炎未能及時治療,炎癥可由牙齦向深層擴散至牙周膜、牙槽骨和牙骨質而發展成牙周炎。牙周炎是牙周組織的慢性炎癥,會導致牙槽骨破壞和失牙,我國成年人發病率高達80%。

                              本期,小編為您帶來一篇南京醫科大學口腔醫學院孫雯老師團隊陳玥碩士為第一作者)在Theranostics(IF=11.556)上發表的文章,題目為Single-cell RNA landscape of the osteoimmunology microenvironment in periodontitis。該文章主要利用單細胞測序技術等,創新性的從細胞層面揭示了牙周炎患者牙周組織的骨免疫微環境,為探究牙周炎的發病機制及牙周炎牙槽骨的再生途徑提供了新思路。


                              烈冰生物參與本研究中的單細胞測序和數據分析工作,下面我們一起了解一下本文的研究思路和數據分析過程。


                              # 樣本信息 #

                              樣本類型:

                              牙周組織(包括牙槽骨,牙齦,牙周膜三部分)

                              實驗樣本

                              健康對照(HCs)  n=4;

                              重度牙周炎患者(PDs)  n=5;

                              經牙周基礎治療后一個月內的重度牙周炎患者(PDTs)  n=3。

                              # 主要的單細胞分析工具 #

                              subCluster分析,QuSAGE分析,差異基因表達分析,擬時序分析,細胞通訊分析

                              # 捕獲平臺 #

                              BD Rhapsody

                              # 研究結果 #

                              1. 牙周組織的細胞鑒定

                              為了探討牙周組織中細胞群的構成,作者對4名健康對照(HCs)、5名重度牙周炎患者(PDs)、3名牙周基礎治療后一個月內的重度牙周炎患者(PDTs)的牙周組織進行單細胞測序實驗,總共獲得51248個細胞,鑒定出了10種主要細胞群體,分別是T細胞,B細胞,漿細胞,內皮細胞,中性粒細胞,單核細胞,成纖維細胞,肥大細胞,上皮細胞,髓源性抑制細胞(MDSC)。進一步,作者比較了不同細胞群體的占比情況,在疾病組(PD組)中,T細胞與健康組(HC組)相比明顯減少,治療后(PDT組)有所恢復;PD組中的上皮細胞和內皮細胞較HC組顯著增加;PD組中成纖維細胞的占比在三組中最高。


                              2. 成纖維細胞(Fibroblast)的亞型鑒定

                              大量的研究表明,成纖維細胞在調節組織穩態,協調炎性反應,介導組織損傷等方面有重要作用?;诒狙芯?,作者發現在基礎治療后,牙周炎患者的牙周組織中成纖維細胞顯著下降,對其細分后鑒定出了4種細胞亞型:成纖維細胞,周細胞,肌成纖維細胞和增殖細胞,而細分后的成纖維細胞又可分為兩大類群,分別是具有功能異質性成纖維細胞和成骨譜系細胞(CD55+ 間充質干細胞(MSCs),APOE+ 成骨前體細胞,IBSP+ 成骨細胞)。值得注意的是,成骨譜系細胞包括MSCs、成骨前體細胞、成骨細胞均在牙周炎治療后(PDT組)顯著下調,提示這可能是牙周炎治療后牙槽骨再生困難的原因。


                              3. 成骨譜系細胞分化分析

                              隨后,作者利用流式細胞分選技術從牙周組織中分離出CD55+NT5E+LepR+ 細胞,在體外進行三系分化誘導培養,發現CD55+NT5E+LepR+ 細胞具有多向分化潛能;利用免疫熒光發現,牙周炎患者中CD55+LepR+ 間充質干細胞減少。進一步,作者利用scVelo和擬時序分析探究了成骨細胞譜系的分化過程,預測牙周組織中MSCs向成骨前體細胞和成骨細胞方向的分化。


                              4. 周細胞的多譜系分化潛力

                              基于周細胞具有自我更新、組織修復和再生的能力,可能在牙周炎治療后作為成骨譜系細胞的潛在替代細胞。因此,作者對周細胞和肌成纖維細胞進行亞群分析,并利用擬時序分析推測了細胞亞群的分化方向,發現CXCL12+ MSC-like周細胞是分化的起點,有向POSTN+/SPON2+ 周細胞和MYH11+/ACTA2+ 肌成纖維細胞分化的趨勢。進一步分析發現POSTN+/SPON2+ 周細胞分化方向富集參與“成骨細胞分化”、“骨化”和“骨骼系統發育”的相關基因,提示存在成骨分化潛能。


                              5. 破骨細胞分化軌跡

                              基于單核細胞譜系對炎癥的反應與作用,參與骨損傷的功能,作者對單核細胞系進行subCluster分析,鑒定出2個單核細胞亞群、3個巨噬細胞群、1個破骨細胞群和1個樹突狀細胞群;為探究破骨細胞系的轉化歷程,作者重建了單核細胞、巨噬細胞和破骨細胞的發育軌跡,并進一步利用GO Pathway分析,發現在破骨細胞形成的最后階段,不僅細胞分化和礦物質吸收相關的通路顯著富集,與免疫反應、抗原處理和呈遞及炎癥反應相關的基因也顯著表達,表明牙周組織中破骨細胞具有促進炎癥的功能。


                              6. 內皮細胞亞群分析

                              鑒于患者樣本(較HC組)中存在大量的內皮細胞,作者對內皮細胞進行了進一步分析,鑒定出了4種亞群細胞:靜脈內皮細胞、動脈內皮細胞、淋巴內皮細胞和增殖內皮細胞。隨后的SCENIC分析發現,轉錄因子SOX17TEAD3參與了穩態和炎癥條件下的動脈再生,可導致牙周微環境中動脈內皮細胞的改變,引起內皮細胞的顯著增加。


                              7. T細胞和B細胞異質性

                              基于T細胞和B細胞在調節慢性炎癥中的重要作用,作者對T細胞進行進一步分析,確定了三種T細胞類型,分別是NKT細胞、CD4+ T細胞和CD8+ T細胞,而CD8+ T細胞又可以細分為7種亞型(CD8+ TEffector,CD8+ TEMRA等)。通過QuSAGE分析發現,與HC組相比,PD組中CD8+T細胞的NOD-like受體信號通路、IL17信號通路、TNF信號通路等顯著激活。另外與免疫檢查點基因(TIGIT, CD96, CD44)在CD8+ T細胞中顯著上調。B細胞群體也可進一步分為3種細胞亞群,進一步利用GO Pathway分析,發現較HC組,PD組中與炎性特異性反應相關的通路,抗原加工和呈遞通路等被激活。


                              8. 牙周組織中的細胞通訊

                              為了闡明骨骼細胞譜系和免疫細胞間的細胞互作關系,作者利用了CellPhoneDB分析,發現有26942個配受體對在三組樣本中共同存在。而在內皮細胞和成骨前體細胞中,大多配受體關系主要存在于Ephrin-Eph信號通路上(參與機體多種生理病理的活動,如骨的重塑、組織修復和纖維化等)。最后作者利用免疫熒光技術,檢測了Ephrin A1(內皮細胞表達)和Eph A7(成骨前體細胞表達)的定位情況,發現HC組的牙槽骨表面有大量的Eph A7+ALP+成骨前體細胞,而PD樣本Eph A7+ALP+ 成骨前體細胞顯著下降,反而存在大量的Ephrin A1+CD31+內皮細胞。

                              在本研究中作者利用單細胞轉錄組測序,全面描繪了牙周炎骨免疫微環境細胞類型的精細變化,揭示單個細胞基因開啟或關閉的綜合景觀,勾勒骨骼細胞與免疫細胞間信號通訊的復雜過程,為深入解析牙周炎牙槽骨再生的細胞和分子機制提供了創新見解。

                              原文鏈接

                              https://thno.org/v12p1074.htm

                              国产视频黄_国产福利片无码区在线观看_国产精品一区二区不卡_免费一级欧美精品