单细胞测序技术显示成纤维细胞在修复小鼠皮肤损伤过程中的异质性|爱游戏app下载

本文摘要:

前言

皮肤是身体的最外层,主要由表皮和富含胶原蛋白的白色真皮组成。

前言

皮肤是身体的最外层,主要由表皮和富含胶原蛋白的白色真皮组成。表皮赋予皮肤屏障功能,真皮在提供机械强度的同时,还含有一些表皮附属物质,主要是毛囊和汗腺。损伤后皮肤修复的过程涉及毛囊和脂肪细胞的再生。今天,我给你带来一篇关于皮肤损伤的单细胞测序文章,该文章通过单细胞测序技术研究伤口成纤维细胞的异质性并进一步探究再生脂肪细胞的泉源.

基本信息

方法:C1 10倍基因组测序

图7 BMT模型证实新的脂肪细胞来自骨髓细胞

图2成纤维细胞的异质性分析

通过单细胞测序分析共捕获22,322个细胞(图1a),其余21,819个细胞用于质量控制后的后续分析。

降维聚类后,共得到13个聚类。根据标记基因判断,细胞类型包括成纤维细胞、骨髓细胞、t细胞、b细胞、许旺细胞、红细胞、树突细胞和淋巴内皮细胞,其中成纤维细胞覆盖5个簇(图1b),约占所有细胞的65%,这些成纤维细胞均高度表达收缩性肌成纤维细胞的细胞因子。

杂志:自然通讯

宣布年份:2019年

研究内容

1. 单细胞分析展现创伤皮肤细胞的异质性

单细胞分析揭示鼠皮肤创伤中的成纤维细胞异质性和髓源性脂肪细胞祖细胞[J]。《自然通讯》,2019,10(1)。

图1小鼠皮肤损伤组织的单细胞测序分析

2. 创伤皮肤中成纤维细胞的异质性分析

综上所述,本研究通过单细胞转录组测序证实了成纤维细胞的异质性和髓样细胞在伤口愈合过程中的强伤口可塑性。

骨髓细胞与脂肪生成的谱系关系表明,探索骨髓细胞转化为再生脂肪细胞的关键因素,展示创伤和瘢痕的潜在治疗方法具有重要意义。

图4肌成纤维细胞髓样来源的测定

图6造血谱系有助于BMT小鼠伤口再生

1.Pdgfra低表达;sc3/9/11;

通过免疫荧光染色对12个成纤维细胞亚群进行空间定位。

表皮下富含PDGFRA /CRABP1 (sC1/4/5/7/8)的PDGFRA /CRABP1neg(sC2/6/10/12)。RGS5细胞(sC3/9/11)主要位于真皮下,遍布整个真皮伤口(图。

Sc2/6/10/12高表达Pdgfra,低表达Crabp1。

2.sC1/4/5/7/8表达Pdgfra和Crabp1同时。

3. 探究肌成纤维细胞分化轨迹

图3准时间序列分析预测成纤维细胞的分化轨迹

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通过多种小鼠模型验证造血谱系对新生脂肪的孝敬存在于生理历程而不是仅在BMT模型中(Fig. 8a-f)而且在伤口再生历程中髓系细胞的谱系可塑性可能超出了脂肪生成的规模。综上所述谱系追踪研究明确了髓系细胞在伤口再生历程中可作为脂肪祖细胞的泉源之一。

4. 创伤肌成纤维细胞的造血特性

研究目的:探究小鼠皮肤损伤修复历程中成纤维细胞的异质性以及新生脂肪细胞的髓系泉源

虽然t-SNE分析展现了创伤组织中成纤维细胞的异质性但它们是否具有配合的分化轨迹还未可知。

对上述成纤维细胞的12个亚群举行拟时序分析发现Pdgfra-(sc3 /9/11)细胞主要占据主轨迹的右半部门左半部门为Pdgfra+细胞(Fig. 3a)。后续接纳RNA velocity分析对细胞的转化偏向举行预测获得3个路径Path1代表Pdgfra+/Crabp-向Pdgfra+/Crabp+ 细胞的转化Path2代表Pdgfra-向Pdgfra+/Crabp+细胞的转化;Path3代表Pdgfra-细胞内差别状态之间的转化(Fig. 3b)。

表达胶原卵白基因Col14a1和中胚层特异性转录产物Mest的细胞优先漫衍在所有路径的起始处(Fig. 3d)表达收缩基因(Acta2 和Tagln)的细胞漫衍在通路末了。最后使用scEpath算法考察伪时间动力学判定出一些伪时间依赖基因可分为5个cluster其中包罗了信号分子和转录因子(Fig. 3f-g)。总而言之拟时序分析、RNA velocity和scEpath分析为探索创伤肌成纤维细胞分化法式的信号转导和转录调治奠基了基础。

随后单独分选肌成纤维细胞举行单细胞转录组测序和单细胞Western blot(Fig. 5a)共获得3个cluster(fC1-fC3)其中cluster fC3细胞同时表达髓细胞与肌成纤维细胞的marker(Fig. 5c)。

单细胞Western blot检测髓系marker gene lyz2的卵白表达水平效果显示有6%的细胞泛起髓细胞和肌成纤维细胞marker gene编码的卵白共表达现象(Fig. 5e-f)于是接纳髓细胞和肌成纤维细胞的marker举行免疫共染(Fig. 5g-h)检测到LYZ/ PDGFRA双阳性细胞。以上效果讲明在损伤修复历程中确实发生了一群带有髓细胞表达特征的肌成纤维细胞。为了验证髓细胞特性的肌成纤维细胞是否存在于已愈合的伤口中对创伤后12天15天21天的单细胞测序效果举行团结分析共判定到4个cluster其中tC4包罗共表达髓细胞与肌成纤维细胞marker的细胞讲明这种具有髓样特征的肌成纤维细胞连续存在于伤口的修复和再生历程并可能通过髓样细胞重编程形成。

从成纤维细胞的单细胞测序分析发现一些成纤维细胞亚群可以表达髓系特异性marker Lyz2作者分析了共表达髓系marker Lyz2胶原卵白基因Col12a1以及肌成纤维细胞收缩性marker(Acta2 和Tagln)的细胞效果讲明共表达以上marker的肌成纤维细胞约占所有创伤成纤维细胞的11%(Fig. 4a-d)。为了验证这些肌成纤维细胞是否为来自创伤中的髓系细胞作者对表达Lyz2 的肌成纤维细胞和髓细胞配合举行拟时序分析(Fig. 4e)发现成纤维细胞和髓细胞漫衍在曲线两头轨迹中间有一个显著的重叠区(Fig. 4f)这个重叠区的细胞基因表达出现杂交模式即同时表告竣纤维细胞特异性基因和髓系特异性基因。RNA velocity分析判定4条分化路径其中path 3横跨成纤维细胞和髓细胞的重叠区可能代表髓细胞向成纤维细胞转化路径path 4代表损伤髓细胞的分化(Fig. 4j)。RNA velocity与scEpath配合分析讲明cluster rC5中的基因是沿着Path4的髓系分化路径而cluster rC4和rC3中的基因划分是髓系到成纤维细胞转化途径的早期和晚期。

5. 造血系细胞有助于伤口真皮的形成

对信号通路标志物受体及配体等信息举行分析可将12个cluster分为3个类群:

将上述成纤维细胞举行二次聚类可获得12个亚群(sC1 ~ sC12)(Fig. 2a-c)对这些亚群的转录因子(TFs)表达模式举行分析获得20种在所有亚群种均表达的TFs可将这些TFs界说为常见的创伤成纤维细胞TF特征。

6. 造血细胞系细胞转化为新生脂肪细胞

由于成纤维细胞和脂肪系在发育上是密切相关的作者推测一些造血细胞系细胞最初转化为肌成纤维细胞然后转化为新生脂肪细胞。以往的研究讲明骨髓细胞与脂肪组织联合后可以转化为脂肪细胞因此作者接纳脂肪细胞的marker基因Retn作为标志建设Retn-lacZ HSCs BMT模型lac Z 基因的表达作为判定新生脂肪细胞的髓细胞泉源的标志并证明晰髓细胞转化为脂肪细胞是通过直接转化而不是细胞融合。

通过上述分析髓细胞可以在特定情况下转化为肌成纤维细胞而已有研究讲明在一些损伤历程中肌成纤维细胞可再生出脂肪细胞。因此作者在骨髓移植(BMT)小鼠模型上举行创伤实验(Fig. 6a)对伤口再生脂肪细胞形成历程中髓细胞的孝敬水平举行探究。移植GFP+标志的造血细胞的小鼠创伤28天后视察到新生毛囊周围泛起许多GFP+细胞对创伤28天及2个月的伤口组织接纳流式举行统计发现由造血谱系孝敬的细胞占比为30%移植了GFP+标志的非造血细胞的小鼠在伤口四周未发现GFP+细胞(Fig. 6b-d)。

随后接纳Sm22-Cre;R26R造血干细胞(HSC)重组的BMT小鼠举行损伤实验追溯泉源于造血细胞的肌成纤维细胞进一步证实了肌成纤维细胞的造血功效(Fig. 6e-h)。

7. 谱系研究证实了新生脂肪细胞的髓系起源

影响因子:12.121

Fig. 8 髓系细胞有助于形成新生脂肪细胞

编者按

质料:小鼠损伤皮肤组织n=12

参考文献

Fig. 5 肌成纤维细胞的髓系泉源验证

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