《Virulence》:T cell populations are negatively correlated with natural killer and macrophage cell populations in aspirate samples of peripheral lymphadenopathies
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本综述首次采用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术对结核病患者细针穿刺(FNA)样本进行系统性分析,揭示了肉芽肿淋巴结中T细胞与自然杀伤(NK)细胞/巨噬细胞群体间的负相关关系,并通过CellChat分析鉴定出MHC-I/II、CD45、MIF等关键信号通路,为结核病(TB)免疫调控机制提供了全新视角。
结核性淋巴结肉芽肿的单细胞转录组学研究
摘要
研究团队通过细针穿刺(FNA)采集结核病患者外周淋巴结样本,运用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术系统解析肉芽肿的细胞组成与通讯网络。结果显示T细胞群落在所有样本中占比最高,而B细胞、浆细胞、巨噬细胞/树突状细胞及NK细胞的比例存在显著个体差异。特别值得注意的是,T细胞数量与NK细胞、巨噬细胞/树突状细胞数量呈负相关。此外,scRNA-seq技术意外捕获到结核分枝杆菌(Mtb)RNA转录本,实现感染细胞的精准定位。CellChat分析进一步揭示肉芽肿内主导的信号通路网络,涉及免疫细胞成熟、迁移与黏附等关键生物学过程。
引言
淋巴结病作为结核病(TB)的典型特征,其肉芽肿结构包含多种免疫与非免疫细胞。尽管传统认为肉芽肿具有宿主保护作用,近年研究发现其同时为病原体提供生存优势。本研究首次对结核相关性淋巴结肉芽肿进行单细胞转录组分析,在资源有限地区(巴布亚新几内亚莫尔兹比港总医院)成功建立scRNA-seq技术流程,为结核病病理机制研究开辟新途径。
结果
细针穿刺样本细胞组成解析
通过对19例患者FNA样本的scRNA-seq分析,研究团队建立甲醇保存样本的单细胞转录组技术方案。UMAP可视化分析显示,所有样本均稳定检测到T细胞群落(表达CD3D、IL7R、CD8A等标志物),其占比为各细胞类型之首。其他细胞类型如B细胞(MS4A1+)、浆细胞(JCHAIN+IGHG1+)、巨噬细胞/树突状细胞(CD14+CD68+)及NK细胞(NKG7+)的比例存在显著个体差异。值得注意的是,在10例分辨率较高的样本中,发现NK细胞比例与T细胞比例呈负相关(R2=0.9),而巨噬细胞/树突状细胞比例与NK细胞呈正相关。
组合数据集的细胞通讯分析
将108,000个细胞转录组数据整合分析后,通过Azimuth和SingleR算法精确定义15个细胞亚群。CellChat分析显示,肉芽肿内主导的信号通路包括MHC-I、MHC-II、MIF、CD45、半乳糖凝集素(galectin)、淀粉样前体蛋白(APP)、CD99、LCK、细胞间黏附分子(ICAM)、TGFβ及血小板内皮细胞黏附分子(PECAM)等。这些通路主要参与免疫细胞活化(如MIF、CD45)与细胞迁移黏附(如PECAM、ICAM)过程。特别发现浆细胞样树突状细胞通过APRIL和CDH通路进行自分泌信号传导。
结核分枝杆菌感染细胞状态
scRNA-seq技术成功检测到Mtb核糖体RNA转录本(rrs/rrl),其读数与感染细胞数量呈正相关。差异表达分析显示,感染细胞中长链非编码RNA MALAT1表达显著下调,提示其可能参与病原体-宿主细胞相互作用。感染细胞在细胞通讯网络中表现为"静默"状态,未检测到明显的信号输出活动。
讨论
本研究首次证实scRNA-seq技术在资源有限地区结核病研究的可行性。细胞组成分析提示NK/T细胞比值可能作为肉芽肿成熟度的生物标志物。信号通路分析凸显细胞黏附与免疫活化通路在肉芽肿维持中的核心作用,为新型治疗靶点开发提供理论依据。Mtb转录本检测技术的建立为细菌负荷量化提供新方法,MALAT1的下调现象为宿主-病原体相互作用研究提供新方向。
材料与方法
样本采集使用22号针头进行细针穿刺,通过红细胞裂解液与Accutase?处理优化单细胞悬液质量,甲醇固定后运输至实验室。scRNA-seq使用10X Genomics Chromium单细胞3′V3试剂盒,测序数据通过Cell Ranger流程处理,质控标准为每细胞至少100个基因且线粒体基因占比低于25%。细胞注释综合运用SingleR、Azimuth及CellTypist算法,统计学分析采用Wilcoxon秩和检验。