《Clinical and Translational Medicine》：Single-cell multi-omics characterises transcriptional and chromatin accessibility heterogeneity of immune cells in allergic rhinitis
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背景：变应性鼻炎（AR）仍然是一项全球性的健康挑战。然而，与非变应性鼻炎（NAR）相比，与季节性变应性鼻炎（SAR）和常年性变应性鼻炎（PAR）相关的转录和表观遗传特征在单细胞分辨率下仍未被充分阐明。
方法：研究人员对来自22例患者（包括NAR（n = 8）、
背景：变应性鼻炎（AR）仍然是一项全球性的健康挑战。然而，与非变应性鼻炎（NAR）相比，与季节性变应性鼻炎（SAR）和常年性变应性鼻炎（PAR）相关的转录和表观遗传特征在单细胞分辨率下仍未被充分阐明。
方法：研究人员对来自22例患者（包括NAR（n = 8）、SAR（n = 6）和PAR（n = 8））的鼻黏膜组织进行了整合的单细胞转录组学和表观基因组学分析，以刻画与免疫细胞异质性相关的转录和表观遗传模式。
结果：研究人员在鼻黏膜中鉴定出八种主要的免疫细胞类型和29种免疫细胞亚群。与NAR的比较显示，SAR和PAR在髓系和T细胞区室中均表现出独特的转录和表观遗传特征。在Macro_CCL3细胞中，SAR显示出炎症相关程序的富集，而PAR则表现出抗原呈递相关特征的更强富集。CD4_Tcm细胞表现出亚型相关的表观遗传差异，其中IL-1β/IL-17相关特征在SAR中富集，而嗜酸性粒细胞和Th2相关程序在PAR中富集。两个AR组的CD8_Trm细胞均表现出细胞毒性相关特征，包括GZMB和PRF1
结论：本研究刻画了与NAR相比，SAR和PAR在先天性和适应性免疫区室中不同的免疫调控特征，提供了一个用于表征AR异质性的多组学框架，并为后续研究鉴定了亚型相关的分子特征。
论文解读文章
一、研究背景与目的
变应性鼻炎（AR）是一种全球性的高发疾病，在中国患病率估计已达18.1%。临床上，AR根据过敏原暴露模式分为季节性变应性鼻炎（SAR）和常年性变应性鼻炎（PAR），前者常因季节性花粉（如蒿属植物）间歇性暴露诱发，后者则由尘螨等常年性过敏原持续暴露所致。尽管SAR和PAR表现出不同的时间症状谱，但其背后是否存在截然不同的免疫调控状态或共享的过敏性炎症通路，目前尚不完全清楚。
近年来，单细胞测序技术为刻画过敏性和炎性疾病中的细胞异质性与疾病相关免疫状态提供了新的机遇。已有研究在过敏性皮肤病和哮喘中发现了疾病相关的免疫群体和调控网络。然而，将转录谱与染色质可及性联系起来的单细胞多组学技术，能够提供转录组学单独无法完全捕获的细胞异质性和潜在调控程序的互补信息。尽管如此，与NAR相比，SAR和PAR相关的转录和表观遗传特征仍缺乏系统性的单细胞层面刻画。
为了填补这一空白，研究人员对来自非变应性鼻炎（NAR）、SAR和PAR患者的鼻黏膜组织同时进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞转座酶可及染色质测序（scATAC-seq），旨在通过比较SAR与NAR、PAR与NAR，绘制先天性和适应性免疫区室的转录状态与染色质可及性图谱，从而鉴定亚型相关的免疫细胞特征，为理解AR表型的免疫异质性提供综合性资源。
二、主要技术方法
研究人员从山西医科大学第二医院招募了22例接受鼻中隔偏曲或鼻骨骨折手术的患者，采集其鼻黏膜组织。样本根据临床症状和过敏原致敏谱分为三组：NAR（n=8）、SAR（n=6）和PAR（n=8）。研究采用了DNBelab C4平台进行单细胞测序，分别获取scRNA-seq和scATAC-seq数据。数据分析流程包括：使用Seurat V4进行scRNA-seq的下游分析，包括质量控制、Harmony批次校正、聚类和细胞注释；使用ArchR进行scATAC-seq分析，包括迭代潜在语义索引（LSI）降维、Harmony批次校正、聚类和基于基因活性分数的跨模态标签转移。此外，还运用了多种生物信息学方法：通过clusterProfiler进行差异表达基因的通路富集分析；利用rGREAT对差异可及区域（DARs）进行功能注释；采用CIS-BP数据库进行转录因子（TF）基序富集分析；通过ArchR的addPeak2GeneLinks函数进行峰-基因连锁分析；运用CellChat（v1.5）进行细胞间相互作用分析；使用pySCENIC推断基因调控网络；应用hdWGCNA（高维加权基因共表达网络分析）识别T细胞共表达模块；最后，利用分层连锁不平衡分数回归（sLDSC）评估细胞类型特异性染色质可及性区域对过敏和气道相关表型遗传度的富集情况。
三、主要研究结果
1. 全面的AR免疫细胞图谱
研究人员通过scRNA-seq和scATAC-seq分别保留了94,195个和61,918个免疫细胞，鉴定出八种主要免疫细胞类型和29种免疫细胞亚群。细胞组成分析显示，在scRNA-seq数据中，PAR组单核细胞比例显著低于NAR组；在scATAC-seq数据中，PAR组巨噬细胞比例较NAR组降低，树突状细胞比例较SAR组也降低。
2. SAR和PAR中不同的髓系调控模式
研究人员在髓系细胞中鉴定出10个转录亚群。虽然各亚群比例相对稳定，但特定群体表现出显著的转录和表观遗传差异。CD14_Mono和Macro_CCL3在SAR和PAR中变化最为明显。在SAR的CD14_Mono中，干扰素-γ（IFN-γ）应答和TLR信号通路显著富集，且CXCL8和CD83位点染色质可及性增加。在PAR的CD14_Mono中，白细胞粘附、一氧化氮生物合成和中性粒细胞趋化通路富集。
3. SAR和PAR中Macro_CCL3的不同调控特征
在SAR中，Macro_CCL3细胞表现出更强的炎症和免疫调节特征，炎症相关基因（GBP5和OAS2）位点的染色质可及性增加，CEBPD和STAT3基序富集。相比之下，PAR的Macro_CCL3细胞以抗原呈递和免疫球蛋白介导的免疫应答通路富集为特征，SLA和SLC15A4位点染色质可及性增加，SPI1和SMAD4基序活性增强。特别地，HLA-II类基因（如HLA-DPA1、HLA-DPB1、HLA-DQA1）在PAR组中显著上调，且HLA-DQA2表达与总血清IgE水平呈正相关。
4. AR中CD4_Tcm的表观遗传改变
研究人员对T细胞重新聚类后获得12个亚群。尽管CD4_Tcm的转录组差异有限，但表现出明显的表观遗传差异。在SAR中，CD4_Tcm富集了IL-17和IL-1β信号通路，且炎症相关位点（IL17C和NLRP3）可及性增加。在PAR中，CD4_Tcm则以嗜酸性粒细胞活化和磷脂酰肌醇3-激酶信号通路富集为特征，关键嗜酸性粒细胞活化基因（CCR5和GATA3）位点染色质可及性显著增加。
5. AR中CD8_Trm的表观遗传改变与细胞毒性特征相关
CD8_Trm细胞在两个AR组中均表现出细胞毒性相关特征，包括GZMB和PRF1附近染色质可及性增加，以及更高的细胞毒性评分。研究发现RUNX3在SAR中活性更高，而PAR则表现出更强的NF-κB基序富集和调控网络活性。sLDSC分析发现，CD8 T细胞的开放染色质区域在花粉症中显示出显著的遗传度富集。
6. AR亚型相关的T细胞共表达模块
hdWGCNA分析在T细胞中识别出八个共表达模块，其中四个模块（t-M2、t-M5、t-M7和t-M8）与细胞亚群关联最强。t-M5在NAR中得分较高，t-M8在SAR中得分较高，而t-M2和t-M7在PAR中得分较高，这些模块还与临床参数显著相关。
四、讨论与结论
讨论部分指出，本研究的创新之处在于通过整合单细胞转录组和表观基因组，首次系统地揭示了SAR和PAR相对于NAR在先天性和适应性免疫区室中的不同免疫特征。SAR主要涉及髓系和T细胞中的炎症程序，而PAR则表现出更强的抗原呈递、Th2相关和NF-κB相关特征。研究强调了Macro_CCL3巨噬细胞在两种亚型中的不同分子状态，以及CD8_Trm细胞中细胞毒性特征的普遍上调。这些发现为理解AR的免疫异质性提供了新的视角，并指出了如HLA-DQA2和NF-κB信号等潜在的候选分子靶点，但其生物学意义和治疗潜力仍需进一步的功能和临床研究验证。
研究结论部分（原文翻译）：本研究刻画了与NAR相比，SAR和PAR在先天性和适应性免疫区室中不同的免疫调控特征，提供了一个用于表征AR异质性的多组学框架，并为后续研究鉴定了亚型相关的分子特征。
