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单细胞RNA测序揭示儿童与成人系统性红斑狼疮的免疫细胞差异
作者及单位：
Jing Wang、Xiran Yang、Yanhua Zhang、Xuemei Jiang、Yanfang Li、Jingjing Cui 和 Yabin Liao（通讯作者）来自中国昆明市儿童医院肾脏与风湿病科。研究发表于期刊 *Autoimmunity*（2024年2月，第57卷第1期，DOI: 10.1080⁄08916934.2023.2281228）。
研究背景
系统性红斑狼疮（Systemic Lupus Erythematosus, SLE）是一种慢性自身免疫性疾病，以免疫系统攻击自身组织为特征，临床表现高度异质性。约20%的SLE病例在儿童期发病（Childhood-onset SLE, cSLE），其病情通常比成人发病型（Adult-onset SLE, aSLE）更严重，但两者发病机制的异同尚不明确。既往研究表明，干扰素（IFN）信号通路和微RNA（miRNA）在SLE中起关键作用，但缺乏对cSLE与aSLE的单细胞水平比较。
本研究旨在通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，解析cSLE与aSLE患者外周血单个核细胞（PBMCs）的组成和转录差异，寻找潜在诊断标志物和治疗靶点。
研究流程与方法
1. 数据获取与质量控制
- 样本来源：从基因表达综合数据库（GEO）获取33例cSLE患者、10例aSLE患者及18名健康对照（11名儿童、7名成人）的PBMCs单细胞数据（GSE135779和GSE142016）。
- 质控标准：保留表达基因数在400–3,000之间、线粒体基因占比%的细胞，最终纳入cSLE组162,841个细胞、aSLE组32,839个细胞及健康对照组108,146个细胞。
2. 细胞聚类与注释
- 聚类方法：使用Seurat R包（v3.2.1）进行无监督聚类，通过t-SNE降维分析识别细胞亚群。
- 细胞类型注释：基于标记基因（如CD16+单核细胞表达FCGR3A）将细胞分为B细胞、单核细胞（CD16−/+）、NK细胞、CD4+/CD8+ T细胞、前B细胞（CD34−）、中性粒细胞等。
3. 差异表达与功能分析
- 差异基因筛选：通过Wilcoxon检验比较患者与健康对照的基因表达，筛选显著差异表达基因（DEGs）。
- 功能富集分析：使用g:Profiler对DEGs进行基因本体（GO）分析，揭示通路调控网络。
4. 关键发现验证
- 靶点验证：对候选基因（如IFITM3、ISG15）进行跨组学比较，结合文献支持其潜在临床意义。
主要结果
1. PBMCs组成差异
- 共同特征：cSLE与aSLE患者均显示CD16+单核细胞、CD8+ T细胞比例升高，NK细胞比例降低。
- 特异性差异：
- cSLE：前B细胞（CD34−）比例下降，且肌动蛋白结合蛋白TPM2表达显著降低（p=8.46e−29）。
- aSLE：中性粒细胞比例升高，但TMEM150B、IQSEC2等基因表达下调（p<1e−150）。
2. 转录特征与潜在标志物
- 共享上调基因：IFITM3、ISG15、IFI16和LY6E在两类患者中均显著高表达，提示其为SLE的共性靶点。
- 特异性标志物：
- cSLE：金属硫蛋白MT2A（p=0）和TPM2低表达可能关联肌肉症状。
- aSLE：B细胞中RACK1、IGHM等基因上调，中性粒细胞中S100A8/A9高表达。
3. 通路调控网络
- 干扰素通路：单核细胞中I型干扰素信号通路（如ISG15、IFI27）显著激活。
- 免疫调节异常：cSLE单核细胞的MHC II类分子相关通路富集，提示抗原提呈功能紊乱。
结论与意义
- 科学价值：首次在单细胞层面系统比较cSLE与aSLE的免疫特征，揭示两者共享的干扰素信号异常及独特的细胞亚群差异。
- 临床应用：
- 诊断标志物：TPM2（cSLE）和TMEM150B（aSLE）可能成为分型诊断指标。
- 治疗靶点：IFITM3和LY6E的跨组一致性为广谱SLE治疗提供方向。
- 研究创新：
- 整合多队列scRNA-seq数据，克服儿童样本稀缺的瓶颈。
- 发现TPM2与儿童肌肉症状的潜在关联，拓展对SLE并发症的理解。
研究亮点
- 技术层面：采用高分辨率单细胞测序，结合严格的生物信息学流程（如Seurat聚类和g:Profiler富集）。
- 发现层面：
- 揭示cSLE与aSLE的转录差异不仅限于免疫细胞比例，更涉及关键通路（如细胞死亡、病毒应答）的调控异质性。
- 提出中性粒细胞功能基因（如LRP8）下调可能影响aSLE预后。
其他价值
研究数据已公开，支持后续机制探索。局限性包括样本量较小（尤其成人组），需扩大队列验证标志物特异性。