《JID Innovations》：A Consensus Single-Cell Atlas Reveals a Constrained Set of Dominant Cellular Programs in Hidradenitis Suppurativa
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化脓性汗腺炎（Hidradenitis suppurativa，HS）是一种慢性炎症性皮肤病，其反复发作的结节和脓肿可进展为引流窦道、纤维化及不可逆的组织重塑。单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-s
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化脓性汗腺炎（Hidradenitis suppurativa，HS）是一种慢性炎症性皮肤病，其反复发作的结节和脓肿可进展为引流窦道、纤维化及不可逆的组织重塑。单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）已鉴定出与HS相关的细胞通路，但不同研究之间的解读因组织取样、细胞富集及分析设计的差异而复杂化。本研究将病变HS单细胞数据集整合为一个跨研究的荟萃图谱（meta-atlas），涵盖全皮肤、表皮、真皮、免疫富集、髓系富集、角质形成细胞聚焦及毛囊制备等多种样本类型。经统一质量控制与Harmony整合后，该图谱包含来自8项研究、46份样本的84,103个细胞，并解析出33个转录簇。对32,221个全皮肤细胞的分析鉴定出6种在不同病变中以不同比例呈现的、反复出现的谱系富集细胞状态。样本水平及谱系限制性分析解析出反复出现的上皮重塑、17型/T细胞JAK-STAT相关、髓系炎症、纤维化基质、APC/HLA-II、分泌性浆细胞及pDC/IFN程序。T/NK亚聚类表明，T细胞主导状态包含17型相关、细胞毒性/Tc及Treg相关群体，而非均一的Th17群体。在全皮肤样本中，上皮重塑程序呈正相关，而APC样B细胞与分泌性浆细胞程序呈负相关。这些发现支持如下模型：HS异质性反映的是有限集合的反复出现细胞程序的可变组合，而非互斥的病变状态。
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一、研究背景与问题
化脓性汗腺炎（Hidradenitis suppurativa，HS）是一种累及间擦部位、毛囊丰富皮肤的慢性炎症性疾病，以反复发作的结节、脓肿、引流窦道、瘢痕及显著的生活质量损害为特征。临床异质性是HS的标志性特征，既往研究已识别出反复出现的表型分组，提示在更广泛的HS表型内部可能存在部分不同的疾病轨迹。当前已形成一个趋同的机制模型，即上皮功能障碍、免疫激活与基质重塑相互作用以维持疾病。家族性HS涉及γ-分泌酶通路基因变异，将上皮谱系控制通路与疾病易感性和发病机制联系起来；实验研究显示毛囊干细胞复制应激可激活IFI16/STING依赖性炎症信号；上皮化窦道日益被认为是具有生物学活性的结构而非惰性瘢痕。治疗结局同样支持反复出现但部分重叠的致病轴的存在：TNF抑制虽在III期试验中改善临床应答率但不完全应答仍常见；IL-17通路抑制在III期试验中显示出疗效；而IL-23p19阻断在II期试验中未达主要终点；IL-1阻断在重症HS中显示活性，补体抑制则未显著改善HiSCR。
单细胞RNA测序已开始解析这一复杂性，但现有文献仍呈碎片化状态。已有研究分别对全皮肤、分离的表皮和真皮、免疫富集或髓系富集组分、角质形成细胞聚焦制备、毛囊或特化免疫微环境进行了分析，每种方法捕获病变生物学的不同组分，限制了研究间的直接比较。因此，本研究的目的是将公开可用的病变HS单细胞语料库整合为协调一致的图谱，识别跨异质性数据集的保守细胞状态，并确定全皮肤病变异质性是否可由有限集合的反复出现细胞及谱系限制性转录程序来表征。
二、研究内容与主要结论
研究人员整合了8项公开可用的病变HS scRNA-seq研究，构建了一个涵盖该领域主要取样策略的协调资源，包括全皮肤、表皮、真皮、免疫富集组分、髓系富集组分、角质形成细胞聚焦制备及毛囊显微切割。经统一预处理后，最终图谱包含来自46份病变HS样本的84,103个细胞，解析出33个转录簇。对32,221个全皮肤细胞的分析鉴定出6种反复出现的谱系富集细胞状态。样本水平及谱系限制性分析进一步解析出反复出现的上皮重塑、17型/T细胞JAK-STAT相关、髓系炎症、纤维化基质、APC/HLA-II、分泌性浆细胞及pDC/IFN程序。T/NK亚聚类揭示了T细胞主导状态内部的异质性。样本水平模块耦合分析识别出上皮程序间的正相关及APC样B细胞与分泌性浆细胞程序间的负相关。这些发现支持HS异质性反映有限集合反复出现细胞程序的可变组合这一模型。
三、主要技术方法
研究人员从GEO数据库获取8项研究的公共scRNA-seq数据，涵盖全皮肤、表皮、真皮、免疫富集、髓系富集、角质形成细胞聚焦及毛囊制备等不同取样策略，共46份病变HS样本。数据经每样本过滤、共享基因拼接、统一质量控制（排除线粒体转录本比例≥5%的细胞）、归一化及高变基因选择后，以研究身份为整合协变量进行Harmony批次校正，构建近邻图并执行UMAP嵌入与Leiden聚类。全皮肤样本进一步进行低分辨率聚类以识别细胞状态，并对上皮、基质、髓系、B/浆细胞及T/NK等谱系分别进行限制性分析，包括亚聚类、程序评分、扩散伪时间排序及配体-受体分析。
四、研究结果
研究纳入与协调化病变HS单细胞资源的构建。 8项研究共46份样本纳入最终图谱，包含84,103个细胞。全皮肤为最大组织类别（32,221个细胞，38.3%），其次为免疫富集样本（19,796个，23.5%）、毛囊（9,955个，11.8%）、髓系富集样本（7,970个，9.5%）、表皮（6,406个，7.6%）、角质形成细胞聚焦样本（4,664个，5.5%）及真皮（3,091个，3.7%）。各研究的中位检测基因数介于487至2,344之间，中位总计数介于1,082至9,691之间，过滤后所有队列的中位线粒体转录本比例均低于5%。
全局整合解析跨异质性HS数据集的主要细胞区室。 整合UMAP保留了主要细胞邻域，研究混合的加权平均归一化熵为0.631，组织组分混合为0.605。Leiden聚类识别出33个转录群落，经标记基因注释归入T细胞（18.5%）、髓系/树突状细胞（16.3%）、S100A8/S100A9阳性角质形成细胞（11.1%）、角质形成细胞（9.7%）、B/浆细胞（9.4%）、CXCL14阳性角质形成细胞（7.2%）、细胞毒性T/NK细胞（6.9%）、未解析细胞（6.8%）、增殖细胞（5.1%）、黑色素细胞（2.8%）、成纤维细胞（2.6%）、应激反应细胞（1.6%）、内皮细胞（1.4%）及肥大细胞（0.8%）等主要区室。
全皮肤样本沿反复出现的炎症、基质及上皮转录轴变化。 对32,221个全皮肤细胞，研究人员检验了4条人工策展的转录轴：炎症细胞因子/17型相关活性、成纤维细胞活化与细胞外基质重塑、角质形成细胞炎症/重塑活性及Notch/YAP相关信号。IL17A和IL17F可直接检测但稀疏且样本间变异大；YAP1亦直接表达且样本间变异明显。三个角质形成细胞炎症/重塑评分最高的样本来自Gudjonsson等人队列，而高成纤维细胞/ECM及Notch/YAP评分出现在多个Kashyap等人样本中。
从头全皮肤聚类识别6种谱系富集细胞状态。 分辨率0.02的Leiden聚类产生6种细胞状态：状态0含13,482个细胞（41.8%），状态1含9,575个（29.7%），状态2含3,992个（12.4%），状态3含3,531个（11.0%），状态4含1,183个（3.7%），状态5含458个（1.4%）。状态结构强烈谱系富集：状态0为86.3%角质形成细胞，状态1为95.4%T/NK，状态2约含等比例的B/浆细胞（49.1%）与髓系/DC（50.7%），状态3含40.8%B/浆细胞，状态4为99.2%成纤维细胞，状态5完全为髓系/DC。分辨率敏感性分析支持六态组织的广泛结构。无监督标记分析显示状态0富集PERP、HSPB1、S100A16，状态1富集IL32、CD3D、SRGN，状态2富集HLA-DRA、HLA-DPB1、HLA-DQA1，状态3富集H2AFZ、PRDX4、FKBP2，状态4富集COL1A2、COL1A1、COL6A2，状态5富集IRF7、TCF4、IL3RA。
样本水平评分识别重叠的病变程序。 对4条策展程序进行样本水平评分后，14份样本中7份以17型/T细胞JAK-STAT相关程序为最高标准化评分，3份为髓系程序，3份为纤维化ECM程序，1份为上皮重塑程序。这些排序与样本组成相关：Gudjonsson等人全皮肤样本强烈角质形成细胞富集，Kashyap等人样本T/NK富集。
谱系限制性分析确认上皮重塑与纤维化基质程序。 角质形成细胞中，状态0的上皮重塑核心中位表达为1.679（IQR=0.457；n=11,629），其他状态的角质形成细胞为0.000（n=12）。成纤维细胞中，状态4的纤维化ECM中位表达为2.971（IQR=1.019；n=1,174），其他状态为1.691（n=16）。
免疫程序分析区分APC/HLA-II、分泌性浆细胞及pDC/IFN活性。 分泌性浆细胞活性在状态3最高；APC/HLA-II、cDC2/APC及抗原呈递信号在状态2和5突出；pDC/IFN活性在状态5最高；广泛炎症髓系评分在状态0最高。B/浆细胞内，APC样B/HLA-II标记块在状态2最高（平均表达3.087，检出比例0.953），分泌性浆细胞块在状态3最高（平均表达3.487，检出比例0.966）。
谱系特异性亚聚类细化髓系、B/浆细胞及T/NK异质性。 2,494个髓系/DC细胞中鉴定出6个亚簇，其中5个几乎完全映射至状态2，一个461细胞亚簇表达TCF4、PPP1R14B、ITM2C、TSPAN13，99.3%映射至状态5并具最高pDC/IFN评分。3,594个B/浆细胞中，主要HLA-II高APC样B细胞亚簇99.7%映射至状态2，分泌性浆细胞亚簇主要定位于状态3。T/NK再分析识别出6个亚簇，3个以17型相关模块为最高评分，2个为细胞毒性/Tc模块，1个为Treg相关模块，全部6个亚簇几乎完全映射至状态1。
样本水平模块耦合识别谱系程序间的反复关系。 5对关系达到BH FDR≤0.10：上皮重塑核心与炎症性上皮重塑正相关（ρ=0.767，p=0.00137，FDR=0.0709），与EGFR修复活性正相关（ρ=0.748，FDR=0.0709），EGFR修复与炎症髓系活性正相关（ρ=0.730，FDR=0.0709），抗原呈递与pDC/IFN活性正相关（ρ=0.719，FDR=0.0709），APC样B/HLA-II与分泌性浆细胞程序负相关（ρ=-0.731，p=0.00455，FDR=0.0709）。限制至少15个相关谱系细胞的补充分析重复了这两个主要关系。
谱系解析流形排序揭示主要区室内的转录梯度。 B/浆细胞伪时间与分泌性浆细胞程序正相关（ρ=0.736，FDR<0.001），与APC样B程序负相关（ρ=-0.711，FDR<0.001）。髓系/DC伪时间与pDC/IFN正相关（ρ=0.309，FDR=5.09×10-56），与cDC2/APC负相关（ρ=-0.512，FDR=6.01×10-166）。成纤维细胞伪时间与纤维化ECM正相关（ρ=0.317，FDR=8.52×10-29），与CXCL13/炎症活性负相关（ρ=-0.341，FDR=3.28×10-33）。角质形成细胞伪时间与稳态程序（ρ=-0.380）及上皮重塑核心（ρ=-0.342）负相关。
策展配体-受体分析提名谱系间通讯假说。 140对配体-受体中38对通过基因存在及样本变异过滤，产生228项配体-受体/状态关联检验，31项名义显著，1项达BH FDR≤0.10：B/浆细胞至上皮TNF–TNFRSF1A评分与状态4比例正相关（ρ=0.952，p=0.00026，FDR=0.0594；n=8）。
五、讨论与结论
本跨研究分析识别出HS病变生物学在异质性单细胞数据集中的反复组织模式。6种全皮肤簇是细胞状态而非患者内型，强谱系富集且个体样本含不同混合物。B细胞和浆细胞参与、髓系炎症、上皮重塑程序、纤维化基质及T/NK异质性均与既往研究一致。T/NK再分析尤为重要：状态1含17型相关、细胞毒性/Tc及Treg相关群体，不应被解读为均一Th17状态。样本水平分析显示通路评分无法与细胞组成完全分离。扩散伪时间提供谱系内部组织的互补视图，配体-受体分析仅一项关联在FDR校正后显著。研究局限性包括：整合数据集存在不同解离方案、富集策略、测序深度和组织制备差异；病变形态学和解剖部位信息未统一提供；全皮肤样本水平分析限于14份标本；扩散伪时间不建立时间进展；配体-受体评分不证明空间接触或受体激活。
研究结论为：整合图谱表明HS异质性围绕反复出现的上皮、淋巴、髓系、体液、干扰素相关及纤维化程序组织，这些程序在不同病变中以不同比例组合。需要具有标准化组织取样、病变形态学、解剖元数据、空间验证及治疗结局的前瞻性研究来确定这些程序组合能否支持临床上有用的分层。
