用scRNA-Seq技术鉴定人源化小鼠HIV-1感染过程中表达TRAIL的先天免疫细胞.docxVIP

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2021-07-07 发布于浙江
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用scRNA-Seq技术鉴定人源化小鼠HIV-1感染过程中表达TRAIL的先天免疫细胞.docx

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用scRNA-Seq技术鉴定人源化小鼠HIV-1感染过程中表达TRAIL的先天免疫细胞导读 HIV-1感染过程中CD4+T细胞的耗竭主要是由炎症细胞间接介导的，但机制尚未明确。本研究使用单细胞测序（scRNA-Seq）技术研究了HIV诱导的淋巴器官固有免疫细胞的转录变化。从移植人CD34+造血干细胞的NOD/RAG2-/-γc-/-（NRG）小鼠脾脏中分离出hCD45+hCD3-hCD19-白细胞，鉴定了天然免疫细胞的主要群体。HIV-1感染显著上调了涉及I型干扰素炎症通路的基因在每个先天免疫亚群中的表达。研究发现TRAIL在先天免疫群体中上调。阻断NRG-Hu HSC小鼠中的TRAIL信号通路可以在体内防止HIV-1诱导的CD4+T细胞耗尽。综上所述，在单细胞水平上表征了HIV-1诱导的脾脏天然免疫细胞的转录变化，鉴定了TRAIL+天然免疫细胞，并明确了TRAIL信号通路在HIV-1诱导的体内CD4+T细胞耗竭中的重要作用。实验设计结果 1??NRG-Hu HSC小鼠脾脏人CD45+CD3-CD19-白细胞的scRNA-Seq分析 ? 为了全面、公正地研究人类先天免疫细胞及其在人源化小鼠体内发育的转录谱，研究人员对从NRG-Hu HSC小鼠脾脏分离的人CD45+CD3-CD19-细胞进行了scRNA-Seq分析。研究人员从2只小鼠身上获得了6023个人类先天免疫细胞的单细胞转录本，并进行了聚类分析，以检查细胞特征和异质性。并分析了每个单个簇与所有其他细胞之间的基因表达差异，以确定簇标记基因。另使用t分布随机邻近嵌入（t-SNE）细胞可视化方法显示了10个主要簇（图1A），基于PDCs（例如，富集CLEC4C、TCF4）、MDCS（CD1C、SPI1）、巨噬细胞（CD68、CD14）、NK细胞（NKG7、PRF1）、ILC（IL7R）、IDO+髓样细胞（IDO1）、肥大细胞（TPSAB1、CTSG）、CD34+祖细胞（CD34）、B细胞（CD79A、CD19、CTSG）、IDO+髓样细胞（IDO1）、肥大细胞（TPSAB1、CTSG）、CD34+祖细胞（CD34）、B细胞（CD79A、CD19、CD14）、IL7R、IDO+髓样细胞（IDO1）、肥大细胞（TPSAB1、CTSG），和红系细胞（其可能没有被红细胞裂解程序完全裂解）的标记基因表达，（图1B，1C）。结果表明，在NRG-Hu HSC小鼠中形成了主要的人类先天免疫亚群，这与它们对病原体相关分子模式的反应一致，这与人类白细胞的反应相似。 ? 图1.?人CD45+CD3-CD19-免疫细胞在NRG-Hu HSC小鼠脾中的scRNA-Seq分析。（A）基于6023个单细胞转录本，对NRG-Hu HSC小鼠的hCD45+hCD3-hCD19-脾细胞簇进行T-SNE分析。括号中显示了浆细胞样树突状细胞（PDC）、髓系树突状细胞（MDC）、巨噬细胞、NK细胞（NK细胞）、固有淋巴样细胞（ILC）、IDO+髓系细胞、肥大细胞、CD34+祖细胞、B细胞和红系细胞的细胞计数。（B）显示每个细胞类型簇的代表性标记基因表达的小提琴曲线图。（C）标记基因在每个细胞类型簇的单个细胞中的表达热图。 ? 2 ?HIV-1感染显著改变了小鼠脾脏的人先天免疫细胞的转录图谱 ? 研究人员通过在单细胞水平上检测先天免疫细胞的转录组，确定了HIV-1感染是如何改变先天免疫细胞的。研究人员对HIV-1感染3周后NRG-Hu HSC小鼠脾脏分离的人CD45+CD3-CD19-细胞进行scRNA-Seq。从2只HIV-1感染的小鼠共获得了5607个人类单细胞转录本，然后将它们与来自2个模拟对照小鼠的6023个细胞进行了比较。通过对模拟小鼠和HIV-1感染小鼠细胞的t-SNE分析，研究人员检测到来自模拟小鼠和HIV-1感染小鼠的全部10个人类先天免疫细胞簇（图2A）。HIV-1感染改变了人固有免疫细胞的转录组，包括PDC（128个上调基因和35个下调基因）、MDC（116个上调基因和80个下调基因）、巨噬细胞（24个上调基因和9个下调基因）、NK细胞（71个上调基因和76个下调基因），以及ILC群体（116个上调基因和59个下调基因）。通过基因GO富集图谱分析，发现天然免疫亚群中大多数上调的基因与I型IFN信号通路、对病毒的应答和病毒复制的负调控有关（图2C）。通过对HIV-1感染差异调节基因的Venn图分析，发现在所有天然免疫细胞亚群中都有15个基因上调，并且这15个基因都是干扰素刺激的基因（图2D）。这些结果表明，HIV-1感染在每个先天免疫细胞亚群中触发了IFN-I信号。有趣的是，HIV-1感染在每个亚群中下调的途径都与细胞代谢过程有关，这表明HIV-1感染改变了体内人类先天免疫细胞的新陈代谢。 ? 图