1-3月，单细胞测序又发表了这些高分文章！！

吉凯基因

2023.4.12

本期我们回顾下2023年1-3月份单细胞领域发表的文章，并挑选其中的高分文章进行分享。

我们在Pubmed搜索了2023/01/01—2023/03/31在Title/Abstract中出现single cell或single nucleus的文章，总数为3335篇，按照影响因子篇数如下：

Review：357篇

IF≥20：181篇

10<IF<20：470篇

案例一

免疫治疗中与肿瘤控制相关的中性粒细胞反应

中性粒细胞在实体瘤中积聚，其丰度与不良预后相关。然而，中性粒细胞不是同质的，在癌症治疗中可能发挥不同的作用。本文研究了中性粒细胞在免疫治疗中的作用，发现成功的治疗可以使肿瘤中性粒细胞的数量急性增加。这种扩张可能归因于Sell状态，而不是其他加速肿瘤进展的中性粒细胞。治疗引起的中性粒细胞获得了干扰素基因特征，也见于人类患者，这似乎对成功治疗至关重要，因为中性粒细胞中干扰素应答转录因子IRF1的缺失导致免疫治疗失败。中性粒细胞反应依赖于抗肿瘤免疫的关键成分，包括BATF3依赖性DC、IL-12和IFNγ。此外，我们发现治疗引发的全身中性粒细胞反应与肺癌患者的疾病结局呈正相关。本文确立了中性粒细胞状态在介导有效癌症治疗中的关键作用。

案例二

孕早期滋养层发育的空间多组学图谱

人类胎盘（胎儿制造的胚胎外器官）和蜕膜（子宫粘膜层）之间的关系对于在怀孕期间养育和保护胎儿至关重要。来自胎盘绒毛的绒毛外滋养层细胞（EVT）浸润蜕膜，将母体动脉转化为高电导血管。妊娠早期形成的滋养层侵入和动脉转化缺陷是常见妊娠疾病（如先兆子痫）的基础。在这里，我们通过生成包括子宫肌层在内的整个人类母胎界面的空间分辨率多组学单细胞图谱来解析滋养层分化的完整轨迹。我们利用这一细胞图谱推断了介导EVT侵袭的可能转录因子，并表明它们在原代滋养层类器官和滋养层干细胞的EVT分化的体外模型中得以保存。我们定义了滋养层侵袭的最终细胞状态的转录组：胎盘床巨细胞（融合的多核EVT）和血管内EVT（在母体动脉内形成栓塞）。我们预测了有助于滋养层侵袭和胎盘床巨细胞形成的细胞间通讯事件，并对间质EVT和血管内EVT在妊娠早期介导动脉转化中的双重作用进行了建模。我们的数据提供了对植入后滋养层分化的全面分析，可用于指导妊娠早期人类胎盘的实验模型的设计。

案例三

多组学分析表明神经发育程序与大脑蛛网膜囊肿的发病机制有关

脑蛛网膜囊肿（AC）是发育性脑损伤中最常见且知之甚少的类型之一。为了阐明AC的发病机制，我们对617例患者的父母（三人组）外显子、152898例人脑和小鼠脑膜单细胞RNA测序数据以及患者病历的自然语言处理数据进行了综合分析。与健康人相比，AC患者的损伤性从头变异（DNVs）高度富集（P = 1.57 × 10)。七个基因携带一个外显子组范围的显著DNV负载。AC相关基因富含染色质修饰物，并聚集在对神经和脑膜发育至关重要的中期转录网络中。对患者表型的无监督聚类确定了四种AC亚型，其临床严重程度与破坏性DNV的存在相关。这些数据为大脑和脑膜发育的协调调节提供了见解，并暗示了DNVs在AC发病机制中引起的表观基因组失调。在适当的临床背景下，AC可能被认为是神经发育病理的x线先兆，需要进行基因检测和神经行为随访。这些数据强调了系统性及多组学方法在阐明散发性脑结构疾病方面的实用性。

案例四

HIV-1宿主细胞免疫选择的表型特征

即使接受抗逆转录病毒治疗，人免疫缺陷病毒1型（HIV-1）宿主细胞仍能终身存活，可能易受到宿主免疫反应的影响，这些反应可用于治疗HIV-1。作者对来自HIV-1感染者（接受抗逆转录病毒治疗约10年）外周血和淋巴结HIV-1感染的记忆性CD4 T细胞进行了直接离体表型分析。在外周血中，携带基因组完整的前病毒和病毒感染细胞的大克隆的细胞常表达表面标记物的集合特征，从而增加对细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞免疫介导杀伤的抵抗力，与可能限制前病毒基因转录的免疫检查点标记物的表达水平升高配对；这种表型特征可能减少HIV-1宿主细胞暴露于细胞宿主免疫反应并被其杀死。来自淋巴结的携带完整HIV-1的病毒库细胞表现出特定表型特征，主要表现为促进细胞存活的表面标志物上调，包括CD44、CD28、CD127和IL-21受体。这些结果表明，HIV-1贮存细胞中的免疫选择具有分区表型特征，意味着只有对其解剖免疫微环境具有最佳适应性的一小部分感染细胞能够在长期抗逆转录病毒治疗中存活。区分病毒库细胞的表型标志物鉴定可能为未来治疗和根除HIV-1的策略提供参考。

案例五

单细胞分辨率下小鼠大脑衰老的分子和空间特征

大脑中细胞的多样性和复杂组织阻碍了对其细胞和分子结构与年龄相关变化的系统描述，限制了我们对其在衰老过程中功能下降机制的理解。本文使用空间分辨的单细胞转录组生成了额叶皮层和纹状体内大脑衰老的高分辨率细胞图谱，并量化了小鼠整个生命期间这些区域主要细胞类型的基因表达和空间组织的变化。与神经元相比，非神经元细胞的细胞状态、基因表达和空间组织发生了更显著的变化。我们的数据揭示了衰老过程中胶质细胞和免疫细胞激活的分子和空间特征，特别是在皮层下白质中富集，并确定了衰老和全身炎症刺激诱导的细胞激活模式的相似性和显著差异。这些结果为大脑中与年龄相关的衰退和炎症提供了重要的见解。

案例六

谱系追踪揭示了克隆祖细胞和肿瘤特异性T细胞在免疫检查点阻断过程中的长期持久性

配对的单细胞RNA和T细胞受体测序（scRNA/TCR-seq）提高了癌症中克隆T细胞动力学的分辨率。本文报告了一项对来自31个组织区域的187650个T细胞的scRNA/TCR-seq分析，这些组织区域包括肿瘤、邻近正常组织和淋巴结（LN），来自三名非小细胞肺癌患者的免疫检查点阻断（ICB）后的T细胞。含有活的癌症细胞的区域富含耗尽的CD8 T细胞、调节性CD4 T细胞（Treg）和滤泡辅助性CD4 T-细胞（TFH）。追踪跨组织的T细胞克隆型，结合新抗原特异性测定，揭示了TFH和肿瘤特异性耗尽的CD8 T细胞在肿瘤引流淋巴结中与TCF7SELL祖细胞克隆连接，以及CD8 T、Treg和TFH细胞在肿瘤微环境附近的进行性耗尽轨迹。对肿瘤特异性CD8和CD4 T细胞克隆的纵向追踪揭示了ICB治疗后在外周血中可持续数年。

案例七

上皮细胞激活成纤维细胞促进食管癌进展

食管鳞状细胞癌(ESCC)是由正常上皮细胞、低级别和高级别上皮内瘤变到浸润性癌的多阶段上皮细胞癌形成的。然而，癌前病变是如何发展为癌的仍然不清楚。本文报道了一项全面的单细胞RNA测序和空间转录组学研究，研究了29例ESCC患者的79个多级食管病变。在病变进展过程中，由于转录因子KLF4的抑制，上皮细胞中ANXA1的表达逐渐且显著地丧失。ANXA1是成纤维细胞上甲酰基肽受体2型(FPR2)的配体，维持成纤维细胞的稳态。ANXA1的缺失导致正常成纤维细胞不受控制地转化为癌症相关成纤维细胞(CAFs)，并可通过恶性上皮细胞分泌TGF-β而增强。鉴于CAFs在癌症中的作用，我们的研究强调了ANXA1/FPR2信号通路是上皮细胞和成纤维细胞之间促进ESCC的重要串扰机制。

案例八

单细胞RNA测序将食管和胃肠上皮化生的发育程序统一

食管肠化生(Barrett’s esophagus BE-IM)和胃肠化生(GIM)分别被认为是食管癌和胃腺癌的前体。我们假设BE-IM和GIM在对不同炎症性损伤的反应中遵循平行的发展轨迹，构建了一个单细胞RNA-seq图谱，该图谱得到了蛋白质表达研究的支持，涵盖了整个胃肠道的正常生理和病理状态，包括食管胃化生（E-GM）、BE-IM、萎缩性胃炎和GIM。横跨生理正常和病理状态的整个胃肠道，包括食管胃化生(E-GM)，BE-IM，萎缩性胃炎和GIM。我们证明BE-IM和GIM共享分子特征，并且单个细胞同时具有胃和肠上皮的转录特性，提示表型嵌合。E-GM在转录上类似于萎缩性胃炎;在遗传学上，它是克隆的，比BE-IM有更低的突变负担。我们发现GIM和BE-IM获得了促肿瘤、活化的成纤维细胞微环境，表明BE-IM和GIM可被认为是相邻器官中分子相似的实体，为共享检测和治疗策略开辟了道路。

案例九

人类胚胎早期器官发生的单细胞转录组图谱

人类胚胎发育的早期窗口对发育生物学家来说基本上是一个黑箱。本文研究了4-6周的人类胚胎的细胞多样性，当时基本上所有器官都刚刚布置好。在超过180,000个单细胞转录组的基础上，我们生成了18个发育系统中含有313个簇的综合图谱，并使用来自157份出版物的本体和标记进行了注释。结合胚胎切片上的空间转录组，我们描述了以前未被重视的细胞类型的分子和空间结构，结合其他脊椎动物的数据的丰富信息，揭示了轴的空间模式、发育进程的系统性时间调节和潜在的人类特异性调节。本研究提供了人类器官早期祖细胞的概况，可作为器官发生中谱系分析的基础。

案例十

芳烃受体的抑制可防止肠道上皮内淋巴细胞的氧化应激和脱铁性贫血

芳香烃受体（AHR）是一种配体激活的转录因子，可促进肠道免疫反应。AHR诱导自身的负调节因子，即AHR阻遏物（AHRR）。在这里，我们发现AHRR对维持肠道上皮内淋巴细胞（IEL）至关重要。AHRR缺乏以细胞固有的方式降低了IEL的表达。单细胞RNA测序揭示了Ahrr IEL的氧化应激特征。AHRR缺乏释放了AHR诱导的CYP1A1的表达，CYP1A1是一种产生活性氧的单加氧酶，增加了AHRR IELs的氧化还原失衡、脂质过氧化和脱铁。饮食中补充硒或维生素E以恢复氧化还原稳态挽救了Ahrr IEL。Ahrr小鼠IELs缺失导致对艰难梭菌感染的易感性和葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎。炎症性肠病患者的炎症组织显示Ahrr表达减少，这可能有助于疾病的发生。必须严格调节AHR信号传导，以防止IEL的氧化应激和脱铁性贫血，并保护肠道免疫反应。