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編譯：微科盟 逍遙君，編輯：微科盟景行、江舜堯。

原創(chuàng)微文，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)載。

原名：COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas

譯名：大規(guī)模單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜揭示新冠肺炎的免疫特征

期刊：Cell

IF：38.637

發(fā)表時(shí)間：2021年2月

通訊作者：張澤民&金榮華&陳捷凱&王曉群&瞿昆&張政&蘇冰&王紅陽&王福生&趙平森&李祥攀&程濤&劉新東&卞修武&魏來&貝錦新&黃志偉&蔣慶華&周鵬輝

通訊作者單位：北京大學(xué)生科院&首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京佑安醫(yī)院&廣州再生醫(yī)學(xué)與健康廣東省實(shí)驗(yàn)室&廣州再生醫(yī)學(xué)與健康廣東省實(shí)驗(yàn)室&中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生科院&深圳第三人民醫(yī)院&上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院&第二軍醫(yī)大學(xué)國(guó)家肝癌科學(xué)中心&中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心&汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬粵北醫(yī)院&武漢大學(xué)人民醫(yī)院&中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院&陸軍醫(yī)科大學(xué)附屬西南醫(yī)院&陸軍醫(yī)科大學(xué)附屬西南醫(yī)院&中山大學(xué)中山眼科中心&中山大學(xué)腫瘤防治中心&哈爾濱工業(yè)大學(xué)生科院&哈爾濱工業(yè)大學(xué)生科院&中山大學(xué)腫瘤防治中心

DOI號(hào)：10.1016/j.cell.2021.01.053

1   新冠肺炎患者scRNA-seq數(shù)據(jù)分析

為了表征COVID-19的免疫特性，中國(guó)成立了COVID-19單細(xì)胞聯(lián)盟（SC4），該聯(lián)盟由中國(guó)的39個(gè)研究所或醫(yī)院的研究人員組成。SC4統(tǒng)計(jì)了171例COVID-19患者的scRNA-seq數(shù)據(jù)集，包括22例輕度或中度癥狀患者、54例重度癥狀住院患者和95例恢復(fù)期者（57例輕度或中度癥狀患者和38例重度癥狀患者）。本研究將具有輕度或中度癥狀的患者合并為一組；將有嚴(yán)重癥狀或處于危重階段的患者合并為一組，此外還加入了25例根據(jù)WHO分類的健康對(duì)照者,從外周血（PBMC）和呼吸系統(tǒng)（BALF）共采集的284份樣本進(jìn)行了scRNA-seq測(cè)序（圖1A）。分析發(fā)現(xiàn)共包含64個(gè)細(xì)胞群（圖1B），其中，各種增殖的CD8⁺T細(xì)胞、CD4⁺T細(xì)胞和血漿B細(xì)胞在BALF中比PBMC中更豐富（圖1C）。類似地，在疾病進(jìn)展階段，重癥新冠肺炎患者中增殖和活化的B細(xì)胞、T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也顯著更多（圖1D）。

圖1. COVID-19患者和健康對(duì)照者的多組織、多階段單細(xì)胞圖譜。（A）本研究整體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的流程圖。用虛線圈出的細(xì)胞在疾病進(jìn)展階段的樣本中富集；（B）來源于COVID-19患者和健康對(duì)照者的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組概述；（C）通過觀察細(xì)胞數(shù)量與隨機(jī)預(yù)期細(xì)胞數(shù)量的比值（RO/E）測(cè)量每個(gè)細(xì)胞簇的組織偏好；（D）通過RO/E測(cè)量的每個(gè)群集的患者組偏好。

2   患者年齡、性別、COVID-19嚴(yán)重程度和分期與PBMC組成的相關(guān)性

為了解析年齡、性別、疾病嚴(yán)重程度和分期與PBMC中免疫細(xì)胞組成變化的相關(guān)性，對(duì)159個(gè)PBMC樣本應(yīng)用方差分析。同時(shí)，為了讓結(jié)果更加準(zhǔn)確，還在方差模型中納入了樣本類型（新鮮或冷凍PBMC）和樣本時(shí)間（癥狀發(fā)作后天數(shù)）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然大多數(shù)B細(xì)胞簇與疾病恢復(fù)狀態(tài)相關(guān)，但XBP1⁺漿細(xì)胞（B_c05MZB1-XBP1）與COVID-19嚴(yán)重程度相關(guān)（圖2A）；無論樣品類型如何（新鮮或冷凍），相比于其他個(gè)體（＜3%），重度COVID-19患者PBMC中漿細(xì)胞百分比高達(dá)15%（圖2B）。與之前報(bào)道的重度COVID-19患者的血清具有高滴度的SARS-CoV-2特異性抗體一致，PBMC中的這些血漿B細(xì)胞高表達(dá)編碼IgA1、IgA2、IgG1或IgG2恒定區(qū)的基因（圖2C），暗示了其在抗原特異性抗體分泌中的功能；無論樣本處理方法或采樣時(shí)間如何，重度COVID-19患者在進(jìn)展期和恢復(fù)期的DC_c4-LILRA4均降低（圖2A、2D）。Neu_c3-CST7是PBMC中最大的中性粒細(xì)胞簇，與患者年齡、COVID-19嚴(yán)重程度和分期顯著相關(guān)（圖2A、2E）。

對(duì)于T細(xì)胞，以MKI67高表達(dá)為標(biāo)志的不同增殖T細(xì)胞亞群與COVID-19嚴(yán)重程度和分期表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性（圖2A）。COVID-19患者的T_CD4_c13-MKI67-CCL5^low細(xì)胞群升高，尤其是在疾病進(jìn)展階段的重度疾病患者中（圖2F）。鑒定出3個(gè)增殖的CD8⁺T細(xì)胞簇，包括T_CD8_c10-MKI67-GZMK、T_CD8_c11-MKI67-FOS和T_CD8_c12-MKI67-TYROBP，它們?cè)?/span>COVID-19患者中增加，但與COVID-19嚴(yán)重程度表現(xiàn)出不同的相關(guān)性（圖2A）。T_CD8_c10-MKI67-GZMK是一種增殖效應(yīng)記憶CD8⁺T細(xì)胞群，表現(xiàn)為STMN1、HMGB2、MKI67和GZMK的高表達(dá)，在重度COVID-19患者中增加，特別是在恢復(fù)期（圖2G）。增殖期CD8⁺T細(xì)胞簇在不同嚴(yán)重程度和階段的變異可能表明SARS-CoV-2感染誘導(dǎo)的T細(xì)胞反應(yīng)的復(fù)雜性。

T_CD8_c01-LEF1與患者年齡顯著相關(guān)（圖2A和2H）；此外，還觀察到與性別相關(guān)的T細(xì)胞亞群，包括T_CD4_c04-ANXA2、T_CD4_c08-GZMK-FOS^high和T_CD8_c02-GPR183（2A和2I）。與PBMC中升高的增殖T細(xì)胞相比，COVID-19患者中大多數(shù)T細(xì)胞簇減少，并與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。顯著減少的T細(xì)胞簇包括γδT細(xì)胞（T_c14_gdTTRDV2）和T_CD8_c09-SLC4A10。因此，基于流式細(xì)胞術(shù)的分析表明重度COVID-19患者外周血中γδT細(xì)胞和MAIT細(xì)胞減少。

圖2.患者年齡、性別、COVID-19嚴(yán)重程度和分期與PBMC中細(xì)胞組成的相關(guān)性。（A）方差分析熱圖；（B）基于159份未分選PBMC樣本的血漿B細(xì)胞組成比較（B_c05-MZB1-XBP1）；（C）B_c05-MZB1-XBP1的重鏈類別；（D–G）DC_c4-LILRA4、Neu_c3-CST7、T_CD4_c13-MKI67-CCL5^Low和T_CD8_c10-MKI67-GZMK的組成比較；（H）年齡與T_CD8_c01-LEF1之間的相關(guān)性（Spearman相關(guān)性）；（I）T_CD4_c08-GZMK-FOS^high的性別差異。

3   患者年齡、性別、COVID-19嚴(yán)重程度和分期與B細(xì)胞和T細(xì)胞庫多樣性的相關(guān)性

本研究的scRNA-seq數(shù)據(jù)還包含TCR和BCR序列數(shù)據(jù)，從而為研究COVID-19患者的TCR/BCR使用提供了豐富的資源。方差分析顯示PBMC中B細(xì)胞和T細(xì)胞亞群的多樣性與各種臨床特征具有異質(zhì)性相關(guān)性（圖3A）。一組不同的B細(xì)胞和T細(xì)胞亞群顯示與COVID-19嚴(yán)重程度相關(guān)（圖3A）。如T_CD4_c02-AQP3（圖3B）、T_CD4_c08-GZMK-FOS^high（圖3C）、T_CD8_c01-LEF1（圖3D）和T_CD8_c02-GPR183（圖3E）所示，重度COVID-19患者中這些T細(xì)胞亞群的TCR多樣性往往小于中度疾病患者，尤其是在疾病進(jìn)展階段。在這些簇中，某些T細(xì)胞亞群也顯示性別和年齡相關(guān)變異（圖3A），如T_CD4_c08-GZMK-FOS^high（圖3F）、T_CD8_c01-LEF1（圖3G）、T_CD8_c05-ZNF683（圖3H）和T_CD8_c09-SLC4A10（圖3I）。一般而言，這些T細(xì)胞亞群的多樣性在女性中高于男性，在年輕個(gè)體中高于老年個(gè)體。雖然某些B和T細(xì)胞亞群的多樣性受到技術(shù)變化的影響，包括樣本處理方法和采樣時(shí)間，但方差分析仍能從這些技術(shù)考慮中剖析臨床特征的影響，并確定了對(duì)技術(shù)干擾穩(wěn)健的相關(guān)性（圖3A）。

盡管未發(fā)現(xiàn)相同的BCR，但與健康對(duì)照相比，COVID-19患者的BCR庫表現(xiàn)出VDJ偏倚。通過訓(xùn)練一個(gè)具有VDJ使用頻率的隨機(jī)森林分類器來區(qū)分中度或重度癥狀的COVID-19患者和健康對(duì)照者，發(fā)現(xiàn)通過曲線下面積值測(cè)量的分類準(zhǔn)確性高達(dá)0.85。在通過隨機(jī)森林選擇的區(qū)分重度COVID-19患者和健康對(duì)照的前20種重要VDJ組合中，14種具有與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的中和抗體相同的VDJ使用（圖3J）。目前已知的SARS-CoV-2中和抗體的VDJ使用偏向于IGHV3和IGHV1（圖3J）。特別是使用IGHV3-53的中和抗體超過40種。這些觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)可能對(duì)鑒定新的中和抗體很重要。

圖3.患者年齡、性別、COVID-19嚴(yán)重程度和分期與PBMC中B和T細(xì)胞庫多樣性的相關(guān)性。（A）方差分析熱圖；（B–E）T_CD4_c02-AQP3，T_CD4_c08-GZMK-FOS^high，T_CD8_c01-LEF1和T_CD8_c02-GPR183的比較；（F）T_CD4_c08-GZMK-FOS^high的性別差異；（G–I）T_CD8_c01-LEF1、T_CD8_c05-ZNF683和T_CD8_c09-SLC4A10的TCR多樣性與年齡的相關(guān)性；（J）已發(fā)表的SARS-CoV-2中和抗體的V基因使用及其與本研究數(shù)據(jù)集中差異使用的IGHV基因的關(guān)系。

4   在多種上皮和免疫細(xì)胞類型中檢測(cè)到SARS-CoV-2的RNA

從處于疾病進(jìn)展期的COVID-19重度患者的6份BALF和2份痰液樣本中，檢測(cè)了來自纖毛、分泌和鱗狀上皮細(xì)胞的3085個(gè)細(xì)胞和一組不同的免疫細(xì)胞中SARS-CoV-2的病毒RNA，包括中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血漿B細(xì)胞、T細(xì)胞和NK細(xì)胞（圖4A）。中度COVID-19患者BALF中獲得的細(xì)胞較少，未檢測(cè)到SARS-CoV-2 RNA。通過相應(yīng)的標(biāo)記基因證實(shí)了這些SARS-CoV-2 RNA陽性細(xì)胞的同一性（圖4B）。有趣的是，免疫細(xì)胞比上皮細(xì)胞擁有更多的病毒RNA序列（圖4C）。由于ACE2和TMPRSS2在介導(dǎo)SARS-CoV-2進(jìn)入中發(fā)揮關(guān)鍵作用，檢測(cè)了其在這些細(xì)胞中的表達(dá)水平（圖4D）。發(fā)現(xiàn)ACE2和TMPRSS2在這些上皮細(xì)胞的一個(gè)亞群中表達(dá)。而免疫細(xì)胞不表達(dá)ACE2或TMPRSS2。然后，在數(shù)據(jù)中檢查了最近報(bào)告與SARS-CoV-2進(jìn)入相關(guān)的宿主因素，發(fā)現(xiàn)BSG和TFRC與不同細(xì)胞類型中病毒RNA的豐度相關(guān)（圖4E）。

由于干擾素刺激基因（ISG）通常與病毒RNA感知相關(guān)，接下來檢測(cè)了這些細(xì)胞中ISG的表達(dá)（圖4F）。與PBMC中SARS-CoV-2 RNA陰性的匹配細(xì)胞類型相比，ISG基因在這些病毒RNA陽性免疫細(xì)胞中表達(dá)升高。與BALF中相同類型的病毒RNA陰性免疫細(xì)胞相比，SARS-CoV-2 RNA陽性上皮細(xì)胞，包括纖毛、分泌和鱗狀細(xì)胞，以及病毒RNA陽性中性粒細(xì)胞的ISG表達(dá)水平明顯更高。然后，檢測(cè)了這些細(xì)胞中不同SARS-CoV-2基因的檢出率（圖4G）。SARS-CoV-2基因組的正鏈和負(fù)鏈（至少亞基因組）可能都存在于這些細(xì)胞類型中，暗示了病毒復(fù)制和轉(zhuǎn)錄是活躍的（圖4G）。用免疫組織化學(xué)（IHC）染色COVID-19重度患者肺組織中的病毒刺突蛋白，進(jìn)一步驗(yàn)證了淋巴細(xì)胞中病毒信號(hào)的存在（圖4H）。

圖4. 從BALF（6/12）和痰液（2/22）樣本中檢測(cè)到SARS-Cov-2 RNA的細(xì)胞類型。（A）3085個(gè)細(xì)胞，檢測(cè)到SARS-Cov-2 RNA；（B）用于確定細(xì)胞類型的標(biāo)記物；（C）通過log（CPM）定量每個(gè)細(xì)胞中的病毒載量；（D）文獻(xiàn)中報(bào)道的與SARS-CoV-2感染相關(guān)的宿主因子的表達(dá)水平；（E）宿主因子表達(dá)與病毒載量的Pearson相關(guān)性；（F）檢測(cè)到病毒RNA的細(xì)胞中ISG的表達(dá)水平；（G）10X enomics 50和30平臺(tái)上不同細(xì)胞類型中SARS-CoV-2基因的檢出率；（H）肺組織中CD3和SARS-CoV-2刺突蛋白的IHC染色。

5   SARS-CoV-2 RNA陰性上皮細(xì)胞之間的轉(zhuǎn)錄組差異以及對(duì)細(xì)胞間相互作用的潛在影響

SARS-CoV-2 RNA在不同上皮細(xì)胞中的存在似乎與額外的轉(zhuǎn)錄變化有關(guān)。對(duì)于鱗狀上皮細(xì)胞，SARS-CoV-2 RNA陽性細(xì)胞表現(xiàn)出多種基因的高表達(dá)，如NT5E、CLCA4和SULT2B1（圖5A）。這些基因在諸如“對(duì)病毒的反應(yīng)”、“對(duì)I型干擾素的反應(yīng)”和“對(duì)缺氧的反應(yīng)”等通路中都被富集（圖5B）。相反，SARS-CoV-2 RNA陽性和陰性纖毛上皮細(xì)胞之間的差異基因數(shù)量要少得多，而且?guī)缀鯖]有基因在所有三種上皮細(xì)胞類型中顯示出一致的變化（圖5C）。接下來，探討了上述轉(zhuǎn)錄改變的潛在影響。發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2 RNA陽性纖毛上皮細(xì)胞、分泌性上皮細(xì)胞和鱗狀上皮細(xì)胞在重度組和中度組之間顯示出明顯的相互作用潛力（圖5D）。

SARS-CoV-2 RNA陽性的纖毛上皮細(xì)胞顯示出較低的相互作用電位，并分散在與呼吸道拓?fù)涞刃У耐獠扛羰遥▓D5E），類似于呼吸道冠狀病毒感染的上皮剝脫的病理現(xiàn)象。這些變化在新冠肺炎患者中是一致的（圖5E）。纖毛上皮細(xì)胞、分泌細(xì)胞和鱗狀上皮細(xì)胞之間的比較也突出了纖毛細(xì)胞的分散趨勢(shì)和鱗狀細(xì)胞之間的相互作用潛力（圖5F和5G）。在重癥患者中，病毒RNA陽性的鱗狀細(xì)胞通過ANXA1-FPR1和S100A9/A8-TLR4軸與中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞顯著相互作用（圖5H）。中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞與病毒RNA陽性的鱗狀上皮細(xì)胞表現(xiàn)出高的相互作用潛力，也容易出現(xiàn)SARS-CoV-2RNA陽性（圖5I）。由于ANXA1-FPR1和S100A9/A8-TLR4的相互作用已被報(bào)道在膿毒癥和腫瘤的免疫細(xì)胞招募和炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，推測(cè)它們也可能在新冠肺炎的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。

圖5. 病毒RNA的存在對(duì)上皮亞型的表達(dá)和細(xì)胞間相互作用的影響。（A）鱗狀細(xì)胞之間存在差異表達(dá)的基因；（B）如（A）所示，在病毒呈陽性的鱗狀細(xì)胞中高表達(dá)基因的GO分析；（C）不同上皮細(xì)胞中上調(diào)的基因與病毒檢測(cè)的Venn圖；（D）細(xì)胞-細(xì)胞相互作用網(wǎng)絡(luò)；（E）各細(xì)胞之間的自身距離；（F）用病毒檢測(cè)顯示三種上皮細(xì)胞自身距離；（G）所有BALF樣本中檢測(cè)到病毒的三種上皮細(xì)胞的中位數(shù)自我距離；（H）餅圖顯示配體受體對(duì)病毒陽性的鱗狀細(xì)胞和病毒陽性的中性粒細(xì)胞（上）和病毒陽性的鱗狀細(xì)胞和病毒陽性的巨噬細(xì)胞之間的相互作用（下）；（I）鱗狀細(xì)胞（有無病毒檢測(cè)）與巨噬細(xì)胞（左）和中性粒細(xì)胞（左）之間的相互作用和病毒檢測(cè)。

6   巨核細(xì)胞和單核細(xì)胞亞群是觸發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴的關(guān)鍵來源

研究發(fā)現(xiàn)患者細(xì)胞因子和炎癥基因的表達(dá)明顯升高，尤其是在嚴(yán)重進(jìn)展期（圖6A），提示可能存在炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴。檢測(cè)到7種細(xì)胞亞型，包括3種單核細(xì)胞亞型、3種T細(xì)胞亞型，以及1種巨核細(xì)胞亞型。

然后調(diào)查了這七種細(xì)胞亞型在患者中的比例，發(fā)現(xiàn)這些高炎性細(xì)胞亞型在嚴(yán)重疾病患者中有所豐富。這些炎性細(xì)胞亞型在PBMC中的比例在患者組中表現(xiàn)出不同的富集模式（圖6B）。Mono_C1-CD14-CCL3在可能伴有炎癥風(fēng)暴的重癥患者亞群中高度富集（圖6C），這些細(xì)胞的比例也與相應(yīng)患者的年齡相關(guān)（圖6D）。在另一批嚴(yán)重疾病患者中，高炎性巨核細(xì)胞被富集，這些患者也可能經(jīng)歷了過度的炎癥反應(yīng)（圖6B和6C）。

相反，Mono_c2-CD14-HLA-DPB1和Mono_c3CD14-VCAN亞型廣泛分布于各個(gè)疾病階段，重癥患者進(jìn)展期高炎性T細(xì)胞（如T_CD4_C08-GZMK-FOS^high亞型）的比例下降（圖6B、6C），但這兩種單核細(xì)胞亞型在老年恢復(fù)期患者中比例均升高（圖6D）。綜上所述，Mono_C1-CD14-CCL3和巨核細(xì)胞可能是觸發(fā)細(xì)胞因子炎癥風(fēng)暴的PBMC的主要來源，某些T細(xì)胞亞型也可能通過增強(qiáng)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)而導(dǎo)致炎癥風(fēng)暴。

在每一種細(xì)胞亞型中都有獨(dú)特的促炎細(xì)胞因子基因表達(dá)（圖6E），如TNF、CCL3、IL1B、CXCL8、IL6、TGFB1、LTB和IFNG。在重癥患者，特別是危重患者的血漿中檢測(cè)到更高水平的CCL3、IL1RN和TNF（圖6E）。重癥患者有更高水平的多種促炎細(xì)胞因子，如IL1B、TNF、IL-6和CCL3（圖6F）。雖然炎性巨核細(xì)胞高表達(dá)細(xì)胞類型識(shí)別標(biāo)記基因，如PPBP，但與健康對(duì)照組相比，這些基因的表達(dá)水平降低，表明這些細(xì)胞在炎癥激活后功能喪失（圖6E和6G）。此外，促炎細(xì)胞因子CXCL8和IFNG在疾病進(jìn)展的患者中表現(xiàn)出年齡依賴性的表達(dá)，而在健康對(duì)照組中沒有觀察到顯著意義（圖6H）。無論是患者還是健康對(duì)照組，PPBP與年齡均無相關(guān)性，表明巨核細(xì)胞功能的潛在喪失可能與年齡無關(guān)（圖6H）。

圖6. 外周血中的Mono_C1-CD14-CCL3和巨核細(xì)胞似乎觸發(fā)炎性細(xì)胞因子風(fēng)暴。（A）t-SNE圖；（B）7種高炎性細(xì)胞亞型的熱圖；（C）Mono_C1-CD14-CCL3、MegA和T_CD4_C08-GZMK-FOSS高富集區(qū)細(xì)胞比例差異。（D）Mono_c1-CD14-HLA-DPB1，Mono_c3-CD14-HLA-DPB1，Mono_c1-CD14-CCL3，Mono_c2-CD14-HLA-DPB1和Mono_c3-CD14-VCAN簇的年齡/細(xì)胞比例的普通最小二乘模型。（E）細(xì)胞因子表達(dá)熱圖。（F）基于scRNA-seq和血漿圖譜的細(xì)胞因子表達(dá)框圖。（G）Mono_C1-CD14-CCL3、MegA和T_CD8_C06-TNF簇細(xì)胞因子表達(dá)的盒圖。（H）Mono_C1-CD14-CCL3、MegA和T_CD8_C06-TNF簇細(xì)胞因子表達(dá)與年齡的普通最小二乘模型。

7   肺和外周血中高炎性細(xì)胞亞型的相互作用

細(xì)胞因子風(fēng)暴可能對(duì)肺造成免疫病理損傷，因此比較了BALF中捕獲的所有細(xì)胞亞型的炎癥和細(xì)胞因子評(píng)分。在上皮細(xì)胞中沒有觀察到細(xì)胞因子基因的富集，而巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞亞型在進(jìn)展（嚴(yán)重）樣本中有最高的細(xì)胞因子和炎癥評(píng)分（圖7A）。類似于對(duì)PBMC的分析，確定了五種高炎性細(xì)胞亞型，包括Macro_c2-CCL3L1，三種單核細(xì)胞亞型，以及中性粒細(xì)胞（圖7B），這表明這些細(xì)胞亞型可能是導(dǎo)致肺組織炎癥風(fēng)暴的主要來源。與PBMC不同，BALF標(biāo)本中無一例CD4⁺或CD8⁺T細(xì)胞的炎癥評(píng)分或細(xì)胞因子評(píng)分升高。每個(gè)高炎癥亞型都高度表達(dá)特定的細(xì)胞因子（圖7C）。

以此推測(cè)全身性炎癥風(fēng)暴也可能與肺和外周血之間通過分泌不同的細(xì)胞因子而產(chǎn)生的細(xì)胞串?dāng)_有關(guān)。為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，分析了PBMC和BALF中重度和中度炎性細(xì)胞亞型之間的配體-受體配對(duì)模式。PBMC和BALF細(xì)胞之間的相互作用似乎顯示出明顯的變化（圖7D）。數(shù)據(jù)顯示，與中度相比，重度患者高炎癥細(xì)胞的配體-受體相互作用增強(qiáng)。BALF中的Mono_C1-CD14-CCL3細(xì)胞表達(dá)CCR5，可在肺組織和外周血中接受其他細(xì)胞分泌的多種細(xì)胞因子刺激。而Macro_c2CCL3L1細(xì)胞之間的相互作用主要依賴于CCR2和IL1R2?？偠灾?，這些發(fā)現(xiàn)闡明了新冠肺炎患者炎癥狀態(tài)下肺界面潛在的細(xì)胞間相互作用的分子基礎(chǔ)。

圖7. 肺和外周血中高炎癥細(xì)胞亞型的相互作用。（A）BALF細(xì)胞的t-SNE圖；（B）細(xì)胞亞型炎癥評(píng)分；（C）5種高炎性細(xì)胞亞型的熱圖和細(xì)胞因子表達(dá)的無監(jiān)督聚集。（D）Circos圖。

SC4聯(lián)盟成員生成了來自中國(guó)196名新冠肺炎患者和健康對(duì)照的284份臨床樣本的scRNA-seq數(shù)據(jù)，并構(gòu)建了一個(gè)信息豐富的數(shù)據(jù)資源，用于以單細(xì)胞分辨率解剖新冠肺炎患者的免疫應(yīng)答。這一數(shù)據(jù)集涵蓋了新冠肺炎患者的肺和血液樣本，這些患者年齡范圍廣，性別比例平衡，癥狀中度和重度，以及進(jìn)展期和恢復(fù)期。64個(gè)注釋良好的細(xì)胞亞群被聚集在一起，提供了對(duì)SARS-CoV-2感染的細(xì)胞和分子反應(yīng)的詳細(xì)信息。

數(shù)據(jù)集的綜合性被證明在剖析年齡、性別、疾病嚴(yán)重程度和分期與SARS-CoV-2感染的不同免疫亞群之間的關(guān)系方面是強(qiáng)大的。一般來說，血漿B細(xì)胞和增殖性T細(xì)胞與疾病嚴(yán)重程度有關(guān)，而這些適應(yīng)性免疫細(xì)胞類型的前體細(xì)胞的組成差異更容易受到性別和年齡的影響。值得注意的是，年齡和性別似乎也影響了大范圍T和B細(xì)胞的TCR/BCR譜系的多樣性，這可能具有臨床意義。

研究證明了SARS-CoV-2序列在上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞中的存在，以及任何轉(zhuǎn)錄特性的改變。人類呼吸道多種上皮細(xì)胞（包括纖毛狀細(xì)胞、分泌型細(xì)胞和鱗狀細(xì)胞）中存在病毒序列很可能是由病毒感染所解釋的，盡管病毒存在的后果似乎是不同的。SARS-CoV-2 RNA存在于包括中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血漿B細(xì)胞、T細(xì)胞和NK細(xì)胞在內(nèi)的各種免疫細(xì)胞中。雖然目前還不清楚這些免疫細(xì)胞如何獲得病毒序列，但發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步探索這些重要問題提供了容易處理的角度。

在試圖剖析潛在細(xì)胞因子風(fēng)暴的細(xì)胞起源時(shí)，發(fā)現(xiàn)巨核細(xì)胞和一些單核細(xì)胞亞群可能是嚴(yán)重疾病進(jìn)展的新冠肺炎患者多種細(xì)胞因子高度升高的關(guān)鍵來源。

總而言之，本研究涵蓋不同疾病嚴(yán)重程度和階段的大型scRNA-seq數(shù)據(jù)集,揭示了新冠肺炎的多種免疫特性，這些特性以前沒有得到充分的認(rèn)識(shí)。這些數(shù)據(jù)為剖析新冠肺炎的發(fā)病機(jī)制提供了關(guān)鍵的資源和重要的見解，并可能有助于開發(fā)有效的治療方法和疫苗來對(duì)抗SARS-CoV-2。

1  科研│SCI IMMUNOL：COVID-19和流感的免疫表型凸顯I型干擾素在重癥COVID-19發(fā)展中的作用

不來關(guān)注一波嘛

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