《Scientific Reports》：Single-cell RNA transcriptomics divulged altered gene expressions in monocytes and HLA variations in decompensated cirrhosis patients with sepsis
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本研究针对失代偿期肝硬化(DLC)患者免疫功能障碍及脓毒症高发风险，利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)技术，系统解析了DLC患者外周血单个核细胞(PBMCs)的转录组特征。研究发现，DLC患者单核细胞存在高度异质性，脓毒症患者经典单核细胞中NF-kB、TNF-α和IL-17信号通路显著下调，同时HLA-A、HLA-B等亚型表达异常。研究揭示了DLC患者脓毒症发生的新机制，为早期诊断和靶向治疗提供了潜在生物标志物。
失代偿期肝硬化(Decompensated Liver Cirrhosis, DLC)是肝脏疾病发展的终末阶段，患者常伴有严重的免疫功能障碍，这使得他们极易发生感染，并进展为脓毒症。脓毒症是一种由感染引发的全身性炎症反应综合征，病情凶险，死亡率极高。尽管临床支持治疗不断进步，但脓毒症患者的预后依然不容乐观，这背后隐藏的免疫细胞功能紊乱机制尚不完全清楚。特别是在DLC患者中，免疫系统为何如此脆弱，以及脓毒症如何进一步加剧免疫失衡，是亟待解决的科学难题。
为了深入揭示DLC患者发生脓毒症的免疫学基础，来自印度肝脏与胆道科学研究所的Rashi Sehgal、Pramod Gautam及Nirupama Trehanpati等研究人员，在《Scientific Reports》上发表了一项研究。他们利用前沿的单细胞RNA测序技术，对DLC患者（包括合并脓毒症与未合并脓毒症者）的外周血单个核细胞进行了高精度的转录组分析，旨在从单细胞层面描绘免疫细胞的基因表达图谱，寻找导致脓毒症发生的关键细胞类型和分子通路。
主要技术方法
本研究招募了21名DLC患者（10名合并脓毒症，11名未合并脓毒症）和10名健康对照。研究人员采集了受试者的外周血，分离出外周血单个核细胞(PBMCs)，利用BD Rhapsody平台进行单细胞RNA测序。通过Seurat软件包对测序数据进行质量控制、降维、聚类和细胞类型鉴定。利用基因集富集分析(GSEA)和Reactome数据库进行通路富集分析。此外，研究还整合了同一批患者的蛋白质组学数据，进行RNA-蛋白互作网络分析，并对筛选出的关键基因进行了qRT-PCR验证。
研究结果
单细胞转录组分析揭示DLC患者免疫细胞图谱
研究人员首先对测序数据进行了严格的质量控制，确保了后续分析的可靠性。通过UMAP降维可视化，他们成功地将细胞分成了10个不同的细胞簇，并鉴定出7种主要的免疫细胞类型，包括非经典单核细胞(ncMono)、经典单核细胞(cMono)、经典树突状细胞(cDC)、CD4+T细胞、CD8+T细胞、NK细胞和B细胞。这一结果清晰地展示了DLC患者外周血中免疫细胞的组成情况。
DLC患者普遍存在代谢和DNA修复通路异常
通过比较DLC患者与健康对照的差异表达基因，研究人员发现，无论是否合并脓毒症，所有DLC患者均表现出一些共同的通路改变。例如，与DNA损伤修复相关的O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶(MGMT)通路、线粒体转录终止以及黑色素生物合成通路均出现下调。而乳糖合成、羟基羧酸结合受体、FGFR1b和FGFR1c配体结合与激活等通路则显著上调。这些发现提示，DLC患者普遍存在代谢重编程和DNA修复能力下降等基础性缺陷。
脓毒症患者经典单核细胞中关键炎症信号通路下调
鉴于单核细胞在脓毒症发生发展中的核心作用，研究人员对单核细胞亚群进行了重点分析。他们发现，与未合并脓毒症的DLC患者相比，脓毒症患者的经典单核细胞中，NF-kB、TNF-α和IL-17等关键炎症信号通路相关基因的表达显著下调。这一结果揭示了脓毒症状态下单核细胞可能处于一种“免疫麻痹”状态，即面对感染时无法有效启动炎症反应，这可能是导致感染失控的重要原因。
脓毒症患者单核细胞HLA亚型表达谱发生特异性改变
人类白细胞抗原(HLA)是免疫细胞识别和提呈抗原的关键分子。既往研究多关注HLA-DR的表达，而本研究通过单细胞测序，全面分析了20种HLA亚型的表达情况。结果显示，脓毒症患者单核细胞中HLA-A、HLA-B和HLA-DQA1的表达降低，而HLA-C、HLA-DMA、HLA-DRB1、HLA-E和HLA-DRA的表达则升高。这种HLA亚型表达谱的“失衡”可能影响抗原提呈效率，进一步削弱机体的抗感染免疫能力。
RNA-蛋白互作网络揭示脓毒症相关关键基因
为了更深入地理解脓毒症相关的分子机制，研究人员整合了单细胞RNA测序数据和蛋白质组学数据，构建了RNA-蛋白互作网络。分析发现，在脓毒症患者中，PROS1、CDC42、CD62L、FCGR3B、CX3CR1、RPL31等基因的表达在RNA和蛋白水平均出现下调。这些基因涉及细胞迁移、吞噬、炎症反应等多种生物学过程，它们的下调可能是导致单核细胞功能缺陷的直接原因。
研究结论与讨论
本研究通过单细胞RNA测序技术，系统描绘了失代偿期肝硬化患者发生脓毒症时的免疫细胞转录组图谱。研究不仅证实了单核细胞在脓毒症中的核心地位，还揭示了其功能缺陷的具体分子机制：经典单核细胞中NF-kB、TNF-α和IL-17等关键炎症信号通路的下调，以及HLA亚型表达谱的失衡。此外，通过整合多组学数据，研究还鉴定出一系列在脓毒症中表达下调的关键基因，如PROS1、CDC42等。
这些发现具有重要的临床意义。首先，研究揭示了DLC患者易发脓毒症的免疫学基础，为理解其免疫功能障碍提供了新的视角。其次，研究发现的HLA亚型表达谱改变以及单核细胞中下调的基因和通路，有望成为早期诊断脓毒症的潜在生物标志物。最后，这些新发现的分子靶点，如NF-kB、TNF-α通路以及PROS1、CDC42等基因，为开发针对DLC患者脓毒症的靶向治疗策略提供了新的思路和方向。
