新格元单细胞测序技术助您“粒粒不辛苦”
中性粒细胞是哺乳动物血液中最主要的一种白细胞，其异常变化与多种疾病相关。中性粒细胞增多症可由感染、骨髓增生异常综合征和急性早幼粒细胞白血病等血液疾病、类风湿关节炎等自免性疾病、甲状腺炎、子痫、创伤和烧伤等引起；中性粒细胞减少症可能与再生障碍性贫血、病毒感染、败血症、高血糖、一些抗生素等药物反应、维生素B12缺乏（巨细胞贫血）、叶酸缺乏、化疗等有关[1]。然而，由于其异常脆弱的特性，是很多单细胞平台均难以获得的，对于研究者来说想深入挖掘无疑是一大难题。此外，由于中性粒细胞是机体经历感染后第一批到达现场的细胞，决定了其在组织中的比例更低，对单细胞技术的要求也更高。
新格元自主研发的单细胞微流芯片文库构建技术，采用物理沉降原理，“纯自然，无公害”，对中性粒细胞等脆弱的细胞类型更加友好，能够获得组织中比例较少的中性粒细胞，为疾病的发病机制探究提供了更多的可能性。那么接下来让我们看看使用新格元GEXSCOPE®技术研究中性粒细胞的文章。
1、单细胞测序解析晚期NSCLC的肿瘤微环境特征
本研究解析了42例晚期NSCLC病人的穿刺样本，涵盖了腺癌LUAD和鳞癌LUSC、驱动基因突变型和野生型等不同亚组，为晚期肺癌穿刺样本提供了非常全面的微环境图谱和异质性分析。在捕获到中性粒细胞的样本中，其占比为0.05%~50.62%不等，患者异质性高。其中17个样本中占比小于5%，可见我们技术对中性粒细胞的捕获灵敏之高，占比低也能测。此外，研究者通过细胞组成和肿瘤亚型关联分析发现，LUAD患者的中性粒细胞均显著减少；且中性粒细胞与肿瘤内异质性ITHGEX呈正相关。而研究报道，高中性粒细胞含量、瘤内高度异质性这两个因素是免疫治疗效果不好的独立因素。因此，本研究在首次发现肿瘤异质性和肿瘤相关中性粒细胞关联性的基础上，为中性粒在NSCLC中的功能研究和其在免疫治疗疗效中的潜在预测作用打开了新的视角[2]。
图2 中性粒细胞在肺腺癌与肺鳞癌之间的比例差异及其与肿瘤内异质性的相关性
2、单细胞RNA测序分析揭示STZ诱导的1型糖尿病小鼠骨髓与骨质减少的关系
虽然研究已报道I型糖尿病（T1D）的并发症（骨质减少和由骨质密度减少造成的骨折）可能与外周免疫细胞比例的变化有关，然而，目前对T1D诱导骨质减少的机制没有明确的了解，其与骨髓免疫微环境之间的关系也待阐明。因此，研究者构建STZ诱导的T1D小鼠（D组），将其与健康小鼠（C组）股骨和胫骨的全骨髓细胞进行单细胞测序。整合分析发现，中性粒细胞（红色）和B细胞（紫色）是组间差异最大的细胞类型，并通过亚型细分发现中性粒细胞cluster1在疾病组中明显富集，而该亚群KEGG通路分析主要富集破骨细胞的分化，表明其可能与骨质减少的机制密切相关。同时，研究者也通过轨迹分析阐述了中性粒细胞亚型之间的分化关系。因为中性粒细胞-淋巴细胞比值（NLR）升高已被广泛作为炎症和疾病的标志物，研究者接着通过RD/RC（D组/C组细胞比例）挖掘组间的差异，结果发现，骨髓中性粒细胞/B细胞的比例明显增加，而流式分选也发现骨髓中性粒细胞/B淋巴细胞比值与骨质减少成显著负相关关系，这与T1D患者外周血NLR增加是一致的。因此，推测外周 NLR 的增加源于骨髓中NLR的增加[3]。
图3 大类注释结果
图4 中性粒细胞亚型细分结果
图5 中性粒细胞亚型之间的分化关系
图6 组间细胞类型比值、骨髓中性粒细胞/B细胞与骨质减少相关性
3、人类血吸虫病肝纤维化中免疫细胞景观的初步研究
血吸虫病是一种广泛传播的寄生虫病，晚期血吸虫病常发展为血吸虫病肝纤维化，其发病机制尚不清楚，因此也缺乏有效的治疗方法。研究者利用单细胞测序技术研究了3例慢性乙肝肝衰竭患者（CLF）、1例日本血吸虫合并乙肝患者（SJ）和2例正常组（HC）的肝脏非实质细胞（NPCs）图谱，探究血吸虫相关肝纤维化的免疫机制。研究发现，三组样本不仅在髓系细胞亚型、T细胞亚型、B细胞亚型组成上明显不同，在中性粒细胞亚群也存在明显的差异（约占组内的5%～10%），CLF和SJ疾病组主要只由两个中性粒亚群（cluster0和1）组成，而HC正常组由cluster0、3、4组成，因此研究揭示了疾病组与对照组之间免疫微环境的异质性，其中也包括中性粒细胞的异质性[4]。
图7 实验流程图与大类注释图
图8 中性粒细胞亚型细分结果
文章汇总
除此之外，对其他采用新格元平台捕获到中性粒细胞的文章进行了汇总，如下：
1、Synchronous ground-glass nodules showed limited response to anti-PD-1/PD-L1 therapy in patients with advanced lung adenocarcinoma. Clinical and Translational Medicine. 2020. IF 11.5 人肺癌与毛玻璃结节2、Single-cell Profiling of Tumor Heterogeneity and the Microenvironment in Advanced Non-small Cell Lung Cancer. Nature Communications. 2021. IF 14.9 人肺癌组织3、Patients With Short PFS to EGFR-TKIs Predicted Better Response to Subsequent Anti-PD-1/PD-L1 Based Immunotherapy in EGFR Common Mutation NSCLC. Frontiers in Oncology. IF 6.2 人肺癌组织4、Specific ACE2 Expression in Cholangiocytes May Cause Liver Damage After 2019-nCoV Infection. preprint. 人肝脏样本5、A preliminary investigation into the immune cell landscape of schistosome-associated liver fibrosis in humans. Immunology & Cell Biology. 2021. IF 5.1人纤维化肝脏组织6、Single-Cell Transcriptome Analysis of Chronic Antibody-Mediated Rejection After Renal Transplantation. Frontiers in Immunology. 2022. IF 7.6 人外周血7、Single-Cell Sequencing Reveals an Intrinsic Heterogeneity of the Preovulatory Follicular Microenvironment. Biomolecules. 2022. IF 4.9 人卵泡和卵丘样本8、Single-cell RNA sequencing analysis reveals the relationship of bone marrow and osteopenia in STZ-induced type 1 diabetic mice. Journal of Advanced Research. 2022. IF 10.5 小鼠骨髓9、The landscape of mouse epididymal cells defined by the single-cell RNA-Seq. preprint. 小鼠附睾
参考文献
1.https://www.verywellhealth.com/what-are-neutrophils-p2-2249134.2.Wu F, Fan J, He Y, et al., Single-cell profiling of tumor heterogeneity and the microenvironment in advanced non-small cell lung cancer. Nature Communication. 2021.3.Zhong J, Mao X, Li H, et al., Single-cell RNA sequencing analysis reveals the relationship of bone marrow and osteopenia in STZ-induced type 1 diabetic mice. Journal of Advanced Research, 2022.
4.Zhang Y, Li J, Li H, et al., A preliminary investigation into the immune cell landscape of schistosome-associated liver fibrosis in humans. Immunology & Cell Biology. 2021.