对MASLD患者进行配对snRNA-seq和scRNA-seq分析,以识别疾病进展的早期标志物

《Hepatology Communications》:Paired snRNA-seq and scRNA-seq analysis of MASLD patients to identify early-stage markers for disease progression

【字体: 时间:2025年11月07日 来源:Hepatology Communications 4.6

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  肝组织与PBMCs转录组学整合揭示代谢性脂肪肝进展的分子机制与免疫调控

  这项研究聚焦于代谢功能障碍相关脂肪肝病(MASLD)的发展过程,特别是从简单的代谢功能障碍相关脂肪肝(MASL)向代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)转变的机制。MASLD已成为全球范围内导致慢性肝病的主要原因之一,其发展可能导致肝纤维化,进而引发一系列严重的肝脏疾病,如肝硬化和肝细胞癌(HCC)。由于MASLD在早期阶段通常无明显症状,因此在临床实践中难以及时识别,这使得早期干预变得尤为关键。本研究通过分析肝组织和外周血单核细胞(PBMCs)的转录组数据,揭示了MASLD进展过程中出现的分子变化和免疫反应特征,为开发新的诊断工具和治疗策略提供了重要线索。

研究采用了一种创新的方法,结合了单核RNA测序(snRNA-seq)和单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术,以提高对疾病相关分子变化的解析能力。研究对象包括8名经过组织学确认的MASLD患者,他们提供了16对肝组织和PBMC样本。通过这些样本,研究人员能够全面了解肝细胞和免疫细胞在疾病不同阶段的基因表达模式,并进一步探索这些细胞之间的相互作用。研究发现,MASL和MASH之间存在显著的转录组差异,其中MASH表现出免疫激活通路的上调,如T细胞、自然杀伤(NK)细胞、趋化因子和细胞因子信号通路,而脂肪酸代谢和氧化磷酸化等关键代谢过程则出现下调。这些发现表明,MASLD的发展不仅涉及局部肝细胞的功能改变,还与全身免疫系统的紊乱密切相关。

此外,研究还揭示了PBMC中免疫细胞比例的变化。例如,在MASH中,激活型调节性T细胞(aTregs)的比例增加,同时,某些免疫细胞如CD4+ T细胞和NK细胞表现出特定的激活状态。这些免疫细胞的变化可能反映了疾病从MASL向MASH转变过程中免疫系统的适应性反应,以及免疫调节在疾病进展中的复杂作用。aTregs在抑制炎症反应方面具有重要作用,但在某些情况下也可能促进纤维化,通过分泌转化生长因子-β(TGF-β)等因子影响肝脏微环境。因此,这些免疫细胞的变化可能成为预测MASLD进展的重要生物标志物。

在分析肝细胞和PBMC之间的相互作用时,研究发现MASH阶段中,肝星状细胞(HSCs)与PBMC中的NK细胞之间的信号通路显著增强,特别是通过CD44介导的相互作用。这种增强的信号可能促进了NK细胞在纤维化肝脏中的招募和保留,从而加剧了纤维化过程。这一发现为理解免疫系统如何影响肝脏疾病进展提供了新的视角,同时也提示了针对特定免疫细胞的干预可能有助于减缓MASLD的恶化。

研究还利用机器学习方法,从肝组织和PBMC中筛选出具有高预测价值的基因特征。这些基因特征能够有效地区分轻度(F0–F2)和重度(F3–F4)肝纤维化,显示出较高的分类准确率(AUC=0.93)。这一结果不仅验证了基因特征在预测肝纤维化方面的潜力,还强调了系统性免疫反应在疾病进展中的重要性。通过整合肝组织和PBMC的基因表达数据,研究构建了一个更全面的模型,该模型在独立的数据集中也表现出良好的预测性能,说明这些分子标志物可能具有广泛的临床适用性。

研究结果表明,MASLD的发展是一个多因素过程,涉及肝脏细胞功能的重新编程和全身免疫系统的改变。在早期阶段,肝脏细胞可能通过调整代谢通路和免疫信号来适应脂肪积累带来的压力,而随着疾病进展,这些细胞开始表现出更强烈的免疫激活和纤维化相关信号。这种从代谢功能紊乱到免疫激活的转变可能标志着MASLD向更严重的MASH阶段发展。同时,PBMC中的免疫细胞变化也反映了这一过程,显示出系统性免疫反应的增强,这可能对肝脏的病理发展产生重要影响。

研究的局限性在于样本数量较小,这可能限制了对MASLD整体异质性的全面解析。未来的研究需要在更大的、多中心的队列中进行验证,并通过体内外实验进一步探讨预测的细胞间相互作用及其功能角色。此外,结合组织学和血清蛋白水平分析,将有助于确认这些分子标志物在临床实践中的实际应用价值。这些发现不仅深化了对MASLD发病机制的理解,还为开发非侵入性诊断工具和个性化治疗策略提供了理论依据。
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