2021年12月，单细胞测序高分文章集锦！

本期我们回顾下12月份单细胞领域发表的文章，并挑选部分高分文章进行分享。

我们在Pubmed搜索了2021/12/01—2021/12/31在Title/Abstract中出现single cell或single nucleus的文章，总数为802篇，按照影响因子篇数如下：

Review：102篇

IF≥20：34篇

10<IF<20：123篇

人肺泡2型上皮转分化为化生KRT5基底细胞

摘要：肺泡2型细胞（AEC2s）的丢失和肺泡基底细胞的异位出现是严重肺损伤的特征，如特发性肺纤维化（IPF）。人肺泡2型细胞（hAEC2s）与小鼠AEC2s不同，在体外和体内，通过响应肺间质中的纤维化信号而转分化为基底细胞。对类器官共培养中的正常HAEC2和间充质细胞进行单细胞分析，发现出现了先前在IPF中描述的病理性成纤维细胞和基底样细胞。类器官中的转化生长因子-β1和抗骨形态发生蛋白信号传导促进转分化。hAEC2衍生类器官和IPF上皮的轨迹和组织学分析表明，hAEC2通过肺泡基底中间产物转分化为基底细胞，这些中间产物在病理性CTHRC1/TGFB1成纤维细胞附近聚集。我们的研究表明，在严重的人肺损伤中，肺泡化生基底细胞的hAEC2丢失和扩张通过由异常间质驱动的hAEC2基底细胞谱系轨迹进行因果联系。

儿童和成人对SARS-CoV-2感染的局部和全身反应

摘要：为了检查儿童和成人对SARS-COV-2感染的反应差异，我们对儿童和成人COVID-19患者和健康对照组配对的鼻腔、气管、支气管和血液样本的进行单细胞多组学分析（总N＝93）。在健康的儿童气道中，细胞已经处于干扰素激活状态，在SARS-CoV-2感染后，气道中免疫细胞被进一步诱导。实验证据表明，树突状细胞在感染早期启动干扰素信号，并识别与COVID-19和年龄相关的新的上皮细胞状态。配对的鼻腔和血液数据显示，在诱导全身性干扰素刺激人群时，呼吸道产生了强烈的干扰素反应，而这在儿科患者中大大减少。

晚期胃癌早期肿瘤免疫微环境重塑及对前线氟嘧啶和铂类化疗的响应

摘要：结合对HER2阳性和HER2阴性胃癌患者治疗前和治疗后样本的全外显子组测序、RNA测序和单细胞转录组分析，定义了与铂基CTX反应相关的特征。反应与治疗期间的肿瘤微环境重塑有关，包括NK细胞募集、肿瘤相关巨噬细胞减少、M1巨噬细胞复极化和效应T细胞浸润增加。在CTX无应答者中，我们观察到低/缺失PD-L1表达或调节，治疗后Wnt信号增加，B细胞浸润和LAG-3表达的T细胞与树突状细胞外流相结合。在治疗早期取样中，没有观察到显著的基因组变化。

PRDM16是维持左心室紧凑型心肌细胞同一性所必需的致密富心肌转录因子

摘要：左心室非致密性心肌病（LVNC）是半个世纪前发现的一种小梁过多、室壁薄的心肌病。几十年来，大量研究表明LVNC主要影响左心室（LVs），并且通常与左心室扩张和功能障碍有关。然而，部分原因是由于缺乏合适的小鼠模型来反映患者的选择性LV易损性，LVNC中LV对扩张和功能障碍的潜在易感性机制仍然未知。遗传学研究表明，PRDM16的缺失和突变导致LVNC，但其潜在分子机制尚不清楚。本文通过RNA测序和芯片测序确定心肌细胞（CMs）中PRDM16的直接转录靶点，并通过单细胞RNA测序结合空间转录组用于识别单细胞水平上的CM身份。CM特异性消融小鼠的左心室导致左心室特异性扩张和功能障碍，以及双心室不致密，这完全再现了患者的LVNC。在机制上，PRDM16作为一种致密心肌富集转录因子发挥作用，激活致密心肌基因，同时抑制左心室致密心肌中的小梁心肌基因。因此，左心室致密心肌从其正常转录组身份转变为类似小梁心肌和/或神经元的转录特征。PRDM16的室特异性转录调控部分是由于其与LV富集转录因子Tbx5和Hand1的协同作用。这些结果表明，紧凑型CM的适当规格的破坏可能在LVNC的发病机制中起关键作用。本文还阐明了LV限制性转录程序控制LVs生长和成熟的潜在机制，为LVNC心肌病子集中LV易感性提供了具体解释。

解剖学上不同的成纤维细胞亚群决定皮肤自身免疫模式

摘要：皮肤作为一个物理屏障和免疫界面，保护身体免受外部环境的影响。免疫细胞的异常激活可诱发常见的皮肤自身免疫性疾病，如白癜风，其特征通常是身体某些解剖部位的双侧对称病变。了解是什么在器官水平上协调了皮肤免疫细胞的活动对于自身免疫性疾病的治疗是必要的。通过使用一种基于激活靶向表皮黑色素细胞的内源性自身反应性CD8 T细胞的白癜风小鼠模型，确定了负责驱动模式化自身免疫活动的真皮成纤维细胞亚群。结合白癜风患者皮肤样本的单细胞分析、细胞类型特异性基因敲除和植入实验，我们发现在白癜风患者皮肤中的多种干扰素-γ（IFN-γ）反应细胞类型中，真皮成纤维细胞是通过分泌趋化因子招募和激活CD8细胞毒性T细胞所必需的。解剖上不同的人真皮成纤维细胞在对IFN-γ的反应中表现出趋化因子表达的内在差异。在白癜风小鼠模型中，局部IFN-γ抗性成纤维细胞决定皮肤脱色的自身免疫模式。我们的研究确认了在解剖学上具有允许或抑制IFN-γ反应的成纤维细胞是白癜风病变模式的关键决定因素，并强调充质亚群是治疗自身免疫性疾病的治疗靶点。

HER2+乳腺癌的个体发生和耐药持久体的脆弱性

摘要：对靶向治疗的耐药性是HER2阳性（HER2+）乳腺癌的一个重要临床问题。“耐药持久体”（DTPs）是一种通过可逆的非遗传机制存活的癌细胞亚群，与其他恶性肿瘤对酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的耐药性有关，但HER2 TKI暴露后的DTPs尚未得到很好的表征。我们发现HER2 TKIs通过管腔样或间充质样转录组诱发DTP。慢病毒条形码/单细胞RNA测序显示HER2+乳腺癌细胞随机循环通过“pre-DTP”状态，以G0样表达状态为特征，并富集滞育和/或衰老基因。轨迹分析/细胞分类表明，HER2 TKI暴露后，pre-DTP优先产生DTP。HER2+乳腺肿瘤中存在具有类似转录组的细胞，并且与TKI反应不良有关。最后，生化实验表明，管腔样DTP通过雌激素受体依赖性的SGK3诱导存活，导致PI3K/AKT/mTORC1通路重新布线，从而实现AKT非依赖性mTORC1激活。

不同的前恶性程序和微环境描绘出人类结直肠息肉恶性的不同路径

摘要：结直肠癌（CRC）起源于前体息肉，其细胞起源、分子异质性和免疫原性可能在高分辨率分析时揭示诊断和治疗策略。我们展示了两种最常见的人类结直肠息肉（常规腺瘤和锯齿状息肉）的单细胞转录组和成像图谱，以及它们产生的CRC对应物。对62名参与者的128个数据集进行综合分析后发现，腺瘤起源于WNT驱动的干细胞扩增，而锯齿状息肉则来源于通过胃化生分化的细胞。化生相关损伤与超突变前的细胞毒性免疫微环境相耦合，部分原因是与肿瘤细胞分化状态相关的抗原呈递差异。微卫星不稳定的CRC包含不同的非化生区域，肿瘤细胞获得干细胞特性，细胞毒性免疫细胞耗尽。多组学图谱提供了结直肠息肉及其微环境恶性进展的见解，可作为精确监测和预防CRC的框架。

微环境驱动胰腺癌细胞状态、可塑性和药物反应

摘要：胰腺导管腺癌(PDAC)存在与预后相关的RNA表达状态，但我们对其驱动因素、稳定性以及与治疗反应的关系的了解有限。为了系统地检查这些属性，我们分析了转移性活组织切片并匹配了单细胞分辨率的类器官模型。在体内，我们发现了一种新的中间PDAC转录细胞状态，并发现了独特的位点和状态特异性肿瘤微环境(TMEs)。根据参考图对模型进行了标杆分析，我们揭示了由改变的TME信号驱动的癌细胞转录状态表达中强烈的培养特异性偏差。我们通过添加活体相关因素来恢复表达状态的异质性，并在培养模型中显示出可塑性。进一步，我们证明了细胞状态的非遗传调节可以强烈影响药物反应，从而揭示特定状态的脆弱性。这项工作提供了一个广泛适用的框架，在体内和体外环境中校准细胞状态，识别转录可塑性的驱动因素，并操纵细胞状态以针对相关的脆弱性。

白细胞介素-10受体信号传导促进维持抗肿瘤免疫的PD-1 TCF-1 CD8 T细胞群的维持

摘要：T细胞衰竭限制了抗肿瘤免疫和免疫治疗反应。在此，我们利用慢性淋巴细胞白血病（CLL）模型探讨了调节T细胞衰竭的微环境信号。单细胞分析确定了PD-1的一个子集，即在疾病进展过程中积聚在次级淋巴器官中的功能受损的CD8 T细胞和一个功能正常的PD-1子集。IL-10RB或Stat3缺失后，PD-1 TCF-1 CD8 T细胞的频率降低，导致PD-1细胞积聚并加速肿瘤进展。从机制上讲，抑制IL-10R信号改变了染色质可及性，破坏了转录因子NFAT和AP-1之间的协同性，促进了一个独特的NFAT相关程序。在CLL和乳腺癌患者中，IL-10R-STAT3信号的低表达或缺失与耗尽的CD8 T细胞频率增加和生存率低下相关。因此，PD-1、耗尽的CD8 T细胞和功能性PD-1 TCF-1 CD8 T细胞之间的平衡受细胞内IL-10R信号调节，这对免疫治疗具有重要意义。

COVID-19患者肺部单细胞转录组图

摘要：肺是严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)的主要目标器官，呼吸衰竭是2019冠状病毒病(COVID-19)相关的主要死亡原因。然而，我们对SARS-CoV-2感染如何驱动肺部病理的细胞和分子理解有限。在这里，我们构建了COVID-19患者肺部的多组学和单细胞核转录图谱，整合了组织学、转录组和蛋白质组学分析。我们的工作揭示了SARS-CoV-2在不同肺部和浸润性免疫细胞群中感染相关病理特征的分子基础。我们报告了超炎症、肺泡上皮细胞衰竭、血管改变和纤维化的分子指纹，并确定肺实质衰老为COVID-19病理的分子状态。此外，我们的数据表明FOXO3A抑制是与COVID-19肺纤维化相关的成纤维细胞向肌成纤维细胞转变的潜在机制。我们的工作描绘了COVID-19患者肺部的全面细胞和分子图谱，并为SARS-CoV-2相关的肺损伤提供了见解，促进了生物标志物的识别和对症治疗的发展。