近日，加拿大多倫多大學研究團隊在J Hepatol期刊上發表了題為“Single-cell, single-nucleus, and spatial transcriptomics characterization of the immunological landscape in the healthy and PSC human liver”的文章。這篇文章通過單細胞、單細胞核測序技術和10x Visium空間技術、Nanostring GeoMx DSP空間轉錄組學技術，深入探索了原發硬化性膽管炎（PSC）患者肝臟中的免疫細胞組成和基因表達特征。研究揭示了PSC肝臟中特定免疫細胞類型的富集和功能狀態的變化，以及在PSC肝臟組織中免疫細胞聚集的區域性分布，為進一步理解PSC的免疫病理機制和開發靶向治療策略提供了新的見解。

技術路線總圖

 
主要結論

1.NDD肝臟不同供體之間的細胞類型是保守的，其中巨噬細胞具有種類多樣性和區域性分布特征

研究團隊收集了包含超過100000個細胞的單細胞轉錄組數據，涵蓋了24個不同NDD（非心臟死亡供體）肝臟樣本，男女性別均衡，年齡跨度廣泛。研究結果揭示了不同供體之間保守的細胞類型，樣本被聚類為20個細胞組。其中，對11127個巨噬細胞群進行了亞群聚類，確定了15個亞群，其中非炎性Kupffer細胞和炎性單核細胞衍生的巨噬細胞占NDD肝臟中所有巨噬細胞的40%。使用10x Visium空間轉錄組學技術，利用分區評分確定非炎性巨噬細胞群位于中央，而活化巨噬細胞位于門管周圍。

NDD肝臟的單細胞圖揭示了供體間保守的細胞類型及巨噬細胞多樣性

 
2. 肝病中存在膽管細胞樣肝細胞及免疫細胞特征

將來自四個NDD中的24511個單核細胞與來自七個PSC肝臟的53284個單核細胞以及來自兩個PBC（原發性膽汁性膽管炎）肝臟的20202個單核細胞測序數據進行分析。結果發現，與NDD肝臟相比，PBC和PSC樣本含有更少的門管周圍肝細胞，更多的活化星狀細胞和膽管細胞，這些細胞表達了多種與免疫反應相關的基因。在PSC和PBC中還觀察到疾病特異性的淋巴細胞亞群。使用Visium和DSP技術，發現了在PSC和PBC中存在免疫細胞間的信號傳遞，如CD4+ T細胞與肝星狀細胞和門脈區內皮細胞之間的相互作用。

Visium和DSP技術揭示肝病中分化出膽管細胞樣肝細胞以及PSC和PBC的免疫復雜性

 
3.PSC肝臟中的巨噬細胞存在免疫功能障礙

scRNA-seq揭示了PSC巨噬細胞的多樣性增加，比PBC和NDD肝臟中的巨噬細胞更為豐富。在PSC肝臟中，巨噬細胞表現出抑制性信號分子的顯著上調，包括KLF2、OTULINL和IL27RA，這些分子已知能夠抑制巨噬細胞的炎癥反應。DSP空間轉錄組數據顯示，纖維化區域周圍的PSC肝臟中富集了單核樣巨噬細胞，表現出典型的疤痕相關表型。使用流式細胞術和細胞刺激實驗發現，PSC患者巨噬細胞在LPS和IFNc刺激下分泌TNFa的能力顯著降低。

PSC（纖維化區域）中富集巨噬細胞及巨噬細胞存在細胞因子分泌功能障礙

 
總結

這篇文章通過單細胞和Visium、DSP空間轉錄組學技術深入探索了PSC患者與健康肝臟的免疫細胞特征。研究揭示了在PSC肝臟中，特定免疫細胞類型如CD4+ T細胞和巨噬細胞的顯著增加，并且這些細胞的功能狀態發生了變化。空間轉錄組分析展示了這些免疫細胞在肝臟組織中的區域性分布模式，特別是它們在纖維化區域周圍的聚集。此研究不僅深化了對PSC免疫病理機制的理解，還為開發針對該疾病的新型治療策略提供了有價值的見解。