《Frontiers in Immunology》：Single cell transcriptome signatures and cell-cell interactions associated with sarcoidosis in lung immune cell populations
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背景：结节病是一种复杂的、多系统肉芽肿性疾病，其特征为免疫失调及慢性炎症，主要累及肺部。为了识别与结节病发生及进展相关的细胞特异性分子变化，本研究旨在表征肺泡灌洗(BAL)细胞的细胞组成、基因表达模式及细胞间相互作用。方法：对16例结节病患者（8
摘要翻译
背景：结节病是一种复杂的、多系统肉芽肿性疾病，其特征为免疫失调及慢性炎症，主要累及肺部。为了识别与结节病发生及进展相关的细胞特异性分子变化，本研究旨在表征肺泡灌洗(BAL)细胞的细胞组成、基因表达模式及细胞间相互作用。方法：对16例结节病患者（8例进展型，8例非进展型）及14名健康对照进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)，通过F检验分析不同疾病组间的细胞比例差异，并使用伪整体分析(pseudobulk)进行差异基因表达(DE)分析。利用Ingenuity Pathway Analysis (IPA)识别富集通路及上游调控因子。细胞间通讯及配体-受体相互作用分析通过CellChat完成。结果：在常驻巨噬细胞中观察到与结节病相关的DE基因及通路显著上调，包括IL1R1、PSTPIP2及TAPBP；在募集型巨噬细胞中AKT1、ACKR3及AZU1下调；在增殖巨噬细胞中CCL4上调。疾病进展相关的DE转录本在常驻及募集型巨噬细胞中数量有限。非巨噬细胞中，B细胞数量在结节病显著减少。在T细胞群体中，基因及通路水平均存在特异性转录改变。CD4+ T细胞中上游调控因子变化最为明显，包括TNF、IFNG及IL1B激活。巨噬细胞与T细胞间的细胞通讯在结节病患者与对照间表现出显著差异，总体细胞间相互作用下降，但CD4+ T细胞相互作用相对增加，提示免疫动力学潜在改变。关键破坏包括LGALS9-CD45信号下调。结论：结果揭示了肺结节病中免疫细胞参与的复杂性，并强调了潜在的细胞及分子研究靶点。
论文解读（约1500字）
结节病是一种多系统肉芽肿性疾病，主要累及肺部，其病理特征为非坏死性肉芽肿，主要由活化巨噬细胞(Macrophage)及T淋巴细胞(T lymphocyte)组成，导致组织损伤及部分患者出现纤维化。当前结节病的发病机制尚不明确，但通常认为与遗传易感个体对环境或感染性触发因素的异常免疫反应相关。临床上，疾病表现异质，进展型与非进展型或自愈型疾病难以区分，迫切需要更精准的诊断生物标志物和治疗靶点。以往研究主要通过宏基因组或多组学分析(Bulk profiling, Multi-omic)揭示BAL细胞的整体转录组或蛋白组特征，但未能解析特定细胞群体的分子变化。近年来单细胞RNA测序(scRNA-seq)的发展，使研究者能够以更高分辨率捕获不同免疫细胞亚群的转录特征，为理解结节病提供了新的视角。
本研究纳入16例结节病患者（8例进展型，8例非进展型）及14名健康对照，均采集肺泡灌洗(BAL)细胞。研究人员使用10x Genomics平台进行scRNA-seq，对30个样本共171,003个细胞进行初步质控和UMI计数归一化，最终获得150,176个高质量细胞及20,491个基因数据。通过Seurat整合及UMAP降维分析，将细胞分为巨噬细胞(Macrophage)及非巨噬细胞数据集，分别进行进一步聚类和差异表达分析。对巨噬细胞，识别了五个亚群：常驻巨噬细胞(Resident Macrophage)、高金属硫蛋白(MT)常驻巨噬细胞(High MT Resident Macrophage)、募集型巨噬细胞(Recruited Macrophage)、促纤维化募集型巨噬细胞(Pro-fibrotic Recruited Macrophage)及增殖巨噬细胞(Proliferating Macrophage)。对非巨噬细胞，主要为T细胞(CD4+及CD8+)、B细胞、树突状细胞(DC)及NK细胞。
关键技术方法包括：单细胞RNA测序(scRNA-seq)用于高分辨率捕获细胞转录组特征；伪整体分析(Pseudobulk)及线性混合模型(Linear Mixed Model)用于差异基因表达分析(DEG)；Ingenuity Pathway Analysis(IPA)用于富集通路及上游调控因子识别；CellChat用于配体-受体(Ligand-Receptor)分析及细胞间通讯评估；样本队列均来自National Jewish Health，保证临床表型与BAL采集标准统一。
研究结果显示，在巨噬细胞群体中，常驻巨噬细胞显著上调IL1R1、TAPBP及PSTPIP2等基因，提示IL-1信号通路及抗原加工与呈递(Antigen Processing and Presentation)活化，与肉芽肿形成及炎症维持相关。募集型巨噬细胞下调AKT1、ACKR3及AZU1，提示PI3K/AKT1通路失调及趋化因子调控异常，可能参与疾病进展及免疫细胞募集。增殖巨噬细胞中CCL4上调，作为CCR5配体，可招募更多免疫细胞至炎症灶，支持慢性炎症维持。此外，部分与进展型结节病相关的转录变化在常驻巨噬细胞中观察到，如HLA-DRB5上调，而CCR5及IL3RA下调，但在多数亚群中变化有限，提示进展型结节病转录特征较轻微。
非巨噬细胞分析发现，结节病患者B细胞数量显著减少；T细胞群体在基因及通路水平存在特异性转录改变，CD4+ T细胞表现出TNF、IFNG及IL1B上游调控激活。路径分析揭示CD8+ T细胞表现出T细胞耗竭(T cell exhaustion)相关信号改变。
细胞间通讯分析显示，结节病患者总体配体-受体信号下调，包括CCL、CXCL及MHC class II通路，同时观察CD4+ T细胞与巨噬细胞相互作用增强，提示免疫动力学重构。具体来看，巨噬细胞向CD4+/CD8+ T细胞的LGALS9-CD45信号下调，而FN1-CD44信号上调；T细胞向巨噬细胞的HLA-DRB1-CD4及HLA-F-LILRB1信号下调，但HLA-DRA/DP/PA-CD4信号上调。这表明巨噬细胞与T细胞间通讯的重编程可能参与炎症维持及肉芽肿形成。
论文讨论指出，该研究提供了迄今最大规模的肺BAL单细胞转录组数据，明确了结节病中不同巨噬细胞亚群及T细胞的特异性转录特征，为理解疾病的分子机制提供了基础。研究发现IL1R1、TAPBP及PSTPIP2等基因可能作为新型靶点，而巨噬细胞募集、PI3K/AKT1通路及CCL4-CCR5轴在疾病发展中具有重要作用。总体细胞比例变化不显著，B细胞减少及CD4+ T细胞上游调控异常反映了免疫功能失调的复杂性。研究强调了单细胞层面解析免疫细胞群体在结节病机制研究中的重要性，同时为未来靶向治疗及功能验证提供潜在分子靶点。
