01

snRNA-seq助力發現心肌病基因型相關的細胞譜系和轉錄本特征

心力衰竭的起因是一系列不同的心血管疾病，各種刺激最終導致嚴重的后果，因此起始的病因并不能指導心力衰竭的治療，目前對心力衰竭的治療通常需要機械干預或者心臟移植。snRNA-seq為心臟的細胞組成和分子狀態的表征提供了一個新的方法，也為發現擴張型心肌病（DCM）、致心律失常性心肌病（ACM）和高心力衰竭發生率相關的心臟失調與基因分型的關系提供可能性。

本文研究者對18名健康人心臟和61名心力衰竭病人心臟的心室組織進行snRNA-seq研究，獲得了10種主要的細胞類型，并發現DCM和ACM病人的心肌細胞明顯減少，而內皮細胞和免疫細胞數量大大增加；然后通過DCM（LMNA、RBM20、TTN）和ACM（PKP2）相關的基因型確定了兩種心肌病特有的轉錄特征，并確定了常見多態性的基因特有的心臟細胞譜系，基于富含基因型的轉錄本和細胞狀態利用機器學習開發了可預測心臟樣本基因型的算法。

這些數據闡明了人類心力衰竭的共享和不同的細胞和分子結構，并提出了候選治療靶點。

02

單細胞+空間轉錄組測序：揭示心肌梗死后巨噬細胞異質性的時空動力學和Trem2hi巨噬細胞的潛在功能

心力衰竭 (HF) 是心肌梗死 (MI) 的常見后果，急性心肌梗死后的缺血性損傷將多種先天和適應性免疫細胞招募到梗死的心臟。通過精確識別疾病不同階段炎癥細胞的組成可能為建立新的生物標志物和治療方法提供線索。

本研究通過單細胞RNA測序 (scRNA-seq) 與空間轉錄組學相結合，研究MI小鼠模型中與梗死相關免疫細胞的時空動態。結果顯示，鑒定出12個主要的免疫細胞群，并且這些細胞群的比例在心肌梗死后發生動態變化。其中巨噬細胞是目前最豐富的群體（>為60%，除心肌梗死后第1天外）。此外，通過軌跡分析發現，心肌梗死后晚期巨噬細胞中Trem2的表達上調，體內注射可溶性Trem2可顯著改善梗死心臟的功能和結構。

本研究有助于更好地理解心肌梗死驅動的免疫反應，并且通過進一步研究Trem2信號通路的調控因子，將有利于探索心肌梗死后心衰的新治療策略。

03

單細胞轉錄組發現膽道閉鎖的潛在治療新方法

膽道閉鎖（BA）是一種新生兒疾病，預后差，死亡率高，Kasai門腸造口術或肝移植，作為最終選擇。BA的病因和發病機制尚不清楚，但功能失調的免疫細胞，如NK細胞、B細胞、CD4+和CD8+T細胞，與直接或間接的BEC損傷有關，從而導致膽管損傷。

在這項研究中，首先在NOD/SCID新生小鼠中建立了BA模型，在出生后24小時內接種RRV誘導的BA中先天免疫反應的功能，并將其與BALB/c小鼠的BA進行比較。然后使用scRNA-seq平臺分析肝臟中Gr-1+細胞的組成，發現CD177+細胞是Gr-1+細胞的主要群體，并且表達了高水平的干擾素刺激和中性粒細胞脫粒基因。CD177-/-BALB/c小鼠表現出疾病發作延遲和發病率和死亡率降低。在BACD177+細胞中檢測到大量線粒體，ROS和NET水平升高，這會誘導共培養中膽管上皮細胞(BEC)的凋亡。在一項初步臨床研究中，對BA患者施用NAC可降低CD177+細胞數量和ROS水平，這表明潛在的有益作用。

總之，該研究表明，CD177+細胞通過NET形成在BA發病機制的啟動中起重要作用。CD177基因缺陷小鼠的應用揭示了這些細胞在BA發育中的重要性。

04

心梗單細胞多組學＋空轉圖譜：單細胞多組學繪制人了心肌梗死細胞圖譜

心肌梗死是全世界范圍內人類死亡的主要原因之一，但是心肌梗死后細胞重塑過程是如何進行還不甚清楚。心肌梗死后，心臟中的細胞發生重塑，免疫細胞在梗死區域募集、肌成纖維細胞活化、瘢痕組織形成以及新的血管逐漸形成，了解心肌梗死后心臟從急性缺血到慢性瘢痕形成的具體細胞和分子機制將是新療法開發的關鍵。

本文通過對心肌梗死患者與對照組樣本中心肌組織在不同時間點、不同生理結構區域進行sn-RANseq、snATAC分析以及空間轉錄組分析，繪制了人類心肌梗死組織最大、最全面的多組學圖譜，其中包括了心肌梗死進展階段的不同空間信息和樣本，并對數據進行綜合分析，在snATAC結果中找到了罕見的肥大細胞和脂肪細胞，空間轉錄組結果解析了心機梗死后三種組織特征各自的細胞組成特征，隨后將三者結果進行聯合，從心肌疾病特異性的心肌細胞狀態、心臟上皮細胞異質性、成纖維細胞分化、相關信號通路變化等方面揭開了心肌梗死后心臟中不同細胞的重塑過程。

本文為評估心肌細胞組成類型、修復與重塑過程的全面理解提供了工具，為心肌梗死領域的研究提供了重要參考，也為心臟疾病的治療提供了重要基礎。

05

單細胞ATAC揭示CAR-T細胞在體內的功能失調機制

CAR-T治療在多種惡性血液腫瘤中都取得了良好的治療效果，但也存在體內持久性差、易復發、不能有效擴增、靶抗原丟失或突變、細胞因子綜合征和神經系統毒性、有限的適用性等弊端，在臨床上抗原刺激于CART細胞的耗竭密切相關，影響著CART治療的預后，CART細胞在進入人體后發生耗竭的機制是什么？在bulk層面上已經有一些研究，但是單細胞技術的發散能夠對其動態變化過程進行更加具體的解釋。

本文利用scATAC-seq對體外培養和多發性骨髓瘤病人CAR-T細胞進行檢測，依據耗竭相關受體的染色質可及性差異定義了在腫瘤抗原刺激過程中耗竭T細胞可以分為兩個亞群：中間耗竭T細胞和終末耗竭T細胞，進一步驗證發現LAG-3+細胞高表達免疫抑制受體，對腫瘤細胞的殺傷能力顯著降低，發育軌跡分析發現中間耗竭T細胞富集JUN、FOS、NFKB1、BACH2等轉錄因子，終末耗竭T細胞富集了BATF、IRF4、PRDM1等轉錄因子，并在體內得到了驗證，然后CAR-T細胞和動物實驗驗證了差異染色質可及性區域的BATF和IRF4巧匠可以顯著增加CAR-T細胞的殺傷效果，延長CAR-T細胞在小鼠體內的維持時間。

本文從表觀層面解析CART細胞殺傷和耗竭過程的染色質看科技型變化圖譜，完善了CART細胞耗竭的機制，并在體內實驗驗證了相關轉錄因子對CART細胞的狀態轉變，為臨床改造CART細胞以實現更好的治療效果提供新的思路。

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