项目文章丨一套小鼠矽肺单细胞与空间组学数据连发三篇高分文章，你做得到吗？
2022年8月，北京博奥晶典生物技术有限公司合作东南大学医学院巢杰教授课题组分别在 Cell & Bioscience 和 Respiratory Research 杂志上发表了关于小鼠矽肺单细胞及空间转录组测序的相关文章。该研究论文是巢杰教授课题组应用同一套矽肺单细胞及空间测序数据等发表的第二和第三篇文章（点击查看第一篇解读）。
本研究中 10x 单细胞转录组测序与 10x Visium 空间转录组测序由北京博奥晶典生物技术有限公司提供。下面我们分别来看下这两篇文章吧~
【发表期刊】Cell & Bioscience
【发布时间】2022年8月6日
【影响因子】9.584
【发表单位】东南大学医学院
研究背景
成纤维细胞在肺纤维化过程中细胞外基质 (ECM) 蛋白的合成和重塑中具有重要作用。然而，疾病进展过程中成纤维细胞异质的时空分布仍然未知。
研究路线
单细胞及空间相关结果
1. 小鼠矽肺模型的肺组织单细胞图谱结果1: NS 组（生理盐水处理）及矽肺模型组（SiO2 处理）小鼠在 Day7（D7）和 Day56（D56）时肺组织的单细胞转录组测序结果，共获得 24 种细胞类型。
图1 小鼠矽肺模型的肺组织单细胞转录组图谱
2. 成纤维细胞 recluster 及 subcluster 表达特征分析
使用不同的已知成纤维细胞 marker 将成纤维细胞细分为 7 个 subcluster，分别是 ECM Fib，germhigh Fib，resting Fib（2个），炎症 Fib，myo Fib，lipo Fib。值得一提的是， germhigh Fib 主要在空间图中的焦点区域表达，分析发现， germhigh 的 Fib 中表达的 top50 与在炎症 Fib，ECM Fib，myo Fib 中表达的基因都有交集。因此，这种 Fib 被命名为炎症-增殖性 Fib。
图2 成纤维细胞的亚群及特征分析
取炎症-增殖性 Fib 高表达的 top 基因，进行 GO 分析；Germ1 是该 Fib 中特异表达的，而且 Visium 结果显示通常在病变区域表达，免疫组化结果证实 GREM1 在成纤维细胞上表达，且模型组中表达显著比对照高。这表明 Grem1 在肺纤维化中的作用。最近的研究已经发现 GREM1 在纤维化中的功能，但 GREM1 引起纤维化的机制仍不清楚。基于 PPI 网络分析及免疫组化等实验结果，猜测 PPP2R3A 可能是导致早期病理变化的 GREM1 的下游靶标。
图3 炎症-增殖性 Fib 的表达特征分析及验证
全文结论及意义
在气管 SiO2 输注后的早期病理小鼠模型后，炎症-增殖性成纤维细胞代表了疾病的发生和进展，这种异质成纤维细胞的特征是 Grem1 的特异性高表达，而且它可以作为早期病理学预测性的生物标志物。此外，研究发现 PPP2R3A 是 GREM1 的下游靶点，其表达与早期病理调控有关，提示其可能成为早期阻断疾病发展的潜在靶点。
参考文献
Shi, X., Wang, J., Zhang, X. et al. GREM1/PPP2R3A expression in heterogeneous fibroblasts initiates pulmonary fibrosis. Cell Biosci 12, 123 (2022). https://doi.org/10.1186/s13578-022-00860-0.
【发表期刊】Respiratory Research
【发布时间】2022年8月12日
【影响因子】7.162
【发表单位】东南大学医学院 & 中国药科大学理学院
研究背景
矽肺是由于吸入大量游离二氧化硅（SiO2）引起的肺纤维化相关疾病，主要表现为早期炎症和晚期肺纤维化。作为巨噬细胞前体，单核细胞在早期炎症期间会在肺部积聚，但它们在矽肺发展中的作用尚不清楚。
研究路线
单细胞测序相关研究结果
NS 组（生理盐水处理）及矽肺模型组（SiO2 处理）小鼠在 7 天和 56 天时肺组织的单细胞转录组测序结果。7 天时 SiO2 模型组单核细胞数量与 NS 组无显著差异，而模型组巨噬细胞数量升高。56 天时模型组的单核细胞数量显著低于 56 天生理盐水组，而 56 天的模型组的巨噬细胞数量升高。Monocle2 拟时间分析表明增加的巨噬细胞来自单核细胞的转化。
图1 小鼠肺组织单细胞转录组图谱及单核巨噬细胞特征分析
全文结论及意义
浸润性单核细胞可以抑制成纤维细胞的活化、活力和迁移，进而抑制矽肺背景下的肺纤维化。ZC3H4 是一种与矽肺相关的关键蛋白，可通过控制单核细胞的自噬来调节 IL-10 的释放。因此，调节单核细胞分化可能是抑制炎症和纤维化的潜在治疗策略，将为矽肺的治疗带来新的机遇。
参考文献
Liu, Y., Zhang, X., Wang, J. et al. ZC3H4 regulates infiltrating monocytes, attenuating pulmonary fibrosis through IL-10. Respir Res 23, 204 (2022). https://doi.org/10.1186/s12931-022-02134-2
博奥晶典科研服务事业部 李青丨文案
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