7月，小編為大家解析的單細(xì)胞測序發(fā)現(xiàn)肝癌（HCC）炎癌轉(zhuǎn)化機(jī)制的文章在業(yè)內(nèi)引起了一波轟動（烈冰助力發(fā)表免疫頂刊Immunity第一彈~詳情戳這里），8月，烈冰用戶再次傳來好消息，Immunity重磅呈現(xiàn)第二彈——硒在炎癥性腸炎（IBD）中誘導(dǎo)T細(xì)胞分化中的關(guān)鍵作用。

2021年8月2日，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院靳津課題組和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院曹倩課題組（博士研究生黃靈潔、毛信韜和東南大學(xué)副研究員李異媛為本文的共同第一作者）合作在Immunity（IF=31.745）發(fā)表題為Multiomic analyses reveal a critical role of selenium in controlling T cell differentiation in Crohn’s disease 的文章。

烈冰生物參與了本研究的單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析工作。下面，我們跟隨大佬步伐，一起了解下本文研究思路和數(shù)據(jù)分析過程。

01 樣本信息

實(shí)驗(yàn)分組：健康人(n=3)，克羅恩?。–rohn’s disease, CD n=6)，潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis, UC n=6)患者的結(jié)腸活檢組織

單細(xì)胞捕獲平臺：10X Genomics

細(xì)胞數(shù)量：63,314 CD45+ 免疫細(xì)胞

02 技術(shù)手段

流式細(xì)胞分選

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序

液相-色譜分析LC-MS

細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞因子染色I(xiàn)CS

RNA-seq

模型構(gòu)建

臨床評價(jià)

03 單細(xì)胞分析工具應(yīng)用

細(xì)胞類型鑒定

subCluster分析

差異基因表達(dá)分析

細(xì)胞通訊分析

04 結(jié)果分析

1.IBD患者結(jié)腸免疫細(xì)胞類型鑒定

利用單細(xì)胞測序技術(shù)，作者從15個(gè)樣本中共獲得了63314個(gè)CD45+免疫細(xì)胞，其中包括IBD特異性的細(xì)胞類型，為了進(jìn)一步闡明免疫細(xì)胞群的異質(zhì)性，作者將這些細(xì)胞劃分為CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、B細(xì)胞、髓系細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞和固有淋巴細(xì)胞(ILCs)。對CD和UC患者的免疫細(xì)胞進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)了Th1-like細(xì)胞特異性的出現(xiàn)在CD患者中，Th17-like細(xì)胞特異性的出現(xiàn)在UC患者中。

2.CD４＋效應(yīng)T細(xì)胞的分化

作者在研究中發(fā)現(xiàn)，CD和UC患者的結(jié)腸黏膜的免疫細(xì)胞組成存在一些差異，應(yīng)用細(xì)胞通訊分析、差異基因和代謝組分析，進(jìn)一步闡明CD4+效應(yīng)T細(xì)胞在這兩種疾病中的極化機(jī)制，發(fā)現(xiàn)CD4+效應(yīng)T細(xì)胞在CD和UC患者中表現(xiàn)的不同反應(yīng)模式，并不是由于先天免疫細(xì)胞誘導(dǎo)的特異性細(xì)胞因子，可能是由于代謝組分的變化誘發(fā)T細(xì)胞的分化模式的不同。

3.含硒化合物調(diào)控T細(xì)胞的分化

作者利用代謝組分析對94個(gè)樣本（32個(gè)CD患者，32個(gè)UC患者和30個(gè)健康人）中的1994種代謝產(chǎn)物進(jìn)行PCA分析，發(fā)現(xiàn)在CD和UC中存在92種和275種特異性變化的代謝物。對CD患者群體的不同定量代謝產(chǎn)物變化趨勢進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)油酸、鞘氨醇和琥珀腺苷與CD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而5-羥基吲哚乙酸（5-HIAA）、3-磷酸甘油酸和3'-磷酸腺苷硒酸呈負(fù)相關(guān)。

進(jìn)一步利用體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)亞硒酸鹽在Th1細(xì)胞分化中起著關(guān)鍵作用，抑制Th1細(xì)胞的分化促進(jìn)T細(xì)胞的增殖，且當(dāng)添加硒元素時(shí)，CD患者的癥狀隨著硒元素濃度的增加而有所緩解，但其潛在機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4.硒調(diào)控Th1細(xì)胞的分化機(jī)制

為了闡明硒調(diào)控Th1細(xì)胞的分化機(jī)制，作者對Th1細(xì)胞（亞硒酸鹽處理）進(jìn)行代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)差異代謝物主要是一些氨基酸和嘌呤，進(jìn)一步的驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用硒處理后，Th1細(xì)胞中和嘌呤相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)，差異表達(dá)基因主要集中在單碳和葉酸代謝過程中。

對亞硒酸鹽處理的Th0和Th1細(xì)胞進(jìn)行蛋白組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)了多種硒蛋白的表達(dá)，其中硒蛋白W（SELW）調(diào)控單碳代謝和嘌呤補(bǔ)救途徑，介導(dǎo)活性氧 (ROS)的清除，從而影響了Th1細(xì)胞分化。

5.體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證亞硒酸鹽的作用

作者建立一個(gè)T細(xì)胞轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型，發(fā)現(xiàn)硒的缺少會使得小鼠的體重顯著下降，結(jié)腸上皮細(xì)胞脫落。在補(bǔ)充硒的小鼠中，結(jié)腸的長度顯著增長，且體重?zé)o明顯下降，表明硒缺乏時(shí)，會加重結(jié)腸炎且使得Th1細(xì)胞數(shù)量的增加，即硒的存在可以緩解IBD的癥狀。接下來在臨床實(shí)驗(yàn)中，患者通過口服亞硒酸鈉發(fā)現(xiàn)臨床癥狀有緩解，Th1細(xì)胞介導(dǎo)的免疫被抑制。

總結(jié)：

該合作團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序和代謝組分析，系統(tǒng)解析了CD和UC患者的腸道免疫細(xì)胞圖譜及代謝改變，闡明了CD結(jié)腸中獨(dú)特的代謝改變塑造局部黏膜免疫應(yīng)答模式的機(jī)制。補(bǔ)充硒制劑有望通過抑制Th1細(xì)胞分化來緩解CD腸道炎癥。此研究為IBD免疫-代謝機(jī)制的發(fā)現(xiàn)提供了一種新思路，對于全面理解CD和UC的發(fā)病機(jī)制差異、開發(fā)靶向特定疾病的治療策略有重要的價(jià)值。

烈冰生物具備全套單細(xì)胞分選平臺，為您提供完整的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序全服務(wù)流程，涉及各種類型樣本制備、完善的實(shí)驗(yàn)質(zhì)控流程、個(gè)性化的數(shù)據(jù)分析。

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