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文獻解讀:10x Genomics單細胞轉錄組解讀人胎兒肝臟造血功能

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文獻解讀:10x Genomics單細胞轉錄組解讀人胎兒肝臟造血功能

發布日期:2021-10-28 作者: 點擊:

  摘要


  作者用10x單細胞測序平臺做了14萬個肝臟細胞和7萬4千個皮膚腎臟卵黃囊細胞的轉錄組表達譜,確定了人類血液和免疫細胞的發育過程。從造血干細胞和多能祖細胞分化軌跡來推定和評估微環境對血液和免疫細胞發育的影響。造血干細胞和多能祖細胞都有前體的存在,提出了一個新的發育路徑。


  背景


  早期胚胎發育過程中血液和免疫系統就已經開始形成。因為人類胎兒組織難以獲得,目前為止我們只能從小鼠和體外模型去理解血液和免疫系統的發育過程。盡管造血發育過程是在脊椎動物內保守的,但是人和鼠還是存在區別。在人體組織水平上理解造血細胞的早期發育過程具有重要意義,這能夠幫忙我們更全面的理解血液或免疫相關疾病。


  本文使用10x單細胞測序系統對來自懷孕后7-17周(PCW)的人類胎兒肝臟細胞進行測序。通過分析胚胎肝臟中的免疫細胞和卵黃囊、皮膚和腎臟中的非淋巴細胞組織的免疫細胞來共同繪制發育中的免疫網絡。


  結果

單細胞轉錄組


  圖1胎兒肝細胞單細胞轉錄組


  用7-17pcw的胚胎和胎兒肝臟制備單細胞懸液,用于之后的實驗。從胎兒肝臟細胞中鑒定出27種細胞狀態。整個發育階段都發現了對應的細胞狀態,但頻率根據妊娠階段而有所不同。未檢測到嗜中性粒細胞,嗜堿性粒細胞和嗜酸性粒細胞,這與已經報道的胎兒骨髓造血過程中粒細胞情況一致。早期的樣品表現出紅細胞系偏倚(bias),淋巴系細胞和髓系細胞在較晚的階段表現出來。

圖2基因和細胞狀態的驗證

  圖2基因和細胞狀態的驗證


  作者通過轉錄驗證、細胞形態、標記蛋白驗證等方法驗證了他們得到的單細胞數據,證明他們提供了胎兒肝臟造血細胞的完整圖譜。

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  圖3胎兒肝臟和非淋巴組織的造血功能


  通過FDG分析確定了祖細胞/肝細胞節點的三個通路(connection),這些節點有紅細胞–巨核細胞–肥大細胞,B細胞以及T淋巴樣細胞和髓系細胞。紅細胞結果顯示卵黃囊和肝臟之間的血紅蛋白基因表達情況,以及從HBZ和HBE1表達到胎兒血紅蛋白亞基(HBA1和HBG2)表達的時間變化。NLT中存在巨核細胞,紅系細胞,肥大細胞和MEMP,但不存在HSC/MPP。腎臟中不存在類紅細胞,這表明MEMP系在特定部位的分化受到限制,皮膚MEMPs表達了一些早期的成紅細胞基因,包括MYL4,表明它們可能在皮膚中充當類紅細胞祖細胞。這些發現表明,在早期發育中,處于生理狀態的皮膚可以促進紅細胞生成并補充胎兒肝臟的紅細胞。

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  圖4胎兒肝和非淋巴組織的淋巴譜系


  作者發現了兩個淋巴細胞的分支:NK–T–ILC譜系和B細胞譜系。早期淋巴細胞/T淋巴細胞簇隨妊娠階段而變化,7-8 PCW時表達GATA3,KLRB1,CD3D,CD7和JCHAIN,該時段T細胞還未出現。在12-14 PCW階段,細胞表達TRDC和TRAC,但不表達GZMB或PRF1。TRDC的表達在15-17 PCW階段不存在。這個與之前12PCW后,γδ-T細胞和αβ-T細胞從胸腺中清除后依次植入胎兒肝臟相一致。


  B細胞譜系中的細胞包含連續的分化狀態。在7至8 PCW之間檢測到pre-B細胞,但僅在9 PCW之后才檢測到成熟的B細胞。

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  圖5骨髓樣細胞組織特征


  在7 PCW時觀察到了胎兒肝臟和NLT中的髓樣祖細胞,單核細胞,巨噬細胞以及DC1和DC2簇。作者比較了胎盤,卵黃囊和胎兒肝臟中的單核細胞,巨噬細胞及其前體。巨噬細胞轉錄組譜具有高度組織特異性,并且與組織內的其他巨噬細胞亞型表現出連通性。


  結論


  文章提供了胎兒肝臟發育全景圖,用以了解胎兒肝臟造血和免疫系統的發育。使用單細胞轉錄組學研究人類發育的方法提供了一個可用于研究人類壽命中任何時間過程的框架。

本文網址:http://www.cvcfyouth.com/news/615.html

關鍵詞:10xGenomics單細胞,10xGenomics,單細胞轉錄組

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