单细胞RNA测序和空间转录组学表征银屑病中CXCR4的表达及相关推测的细胞间通讯

《Archives of Dermatological Research》：Single-cell RNA sequencing and spatial transcriptomics characterize CXCR4 expression and associated putative cell–cell communication in psoriasis

摘要本研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）和空间转录组学（ST）数据，并结合类银屑病小鼠模型的实验验证，对银屑病中C-X-C基序趋化因子受体4（CXCR4）的细胞分布、空间定位及其相关的推定细胞间通讯模式进行了综合表征。从基因表达综合数据库（GEO）获取了银屑病和健康对照皮肤样本的公开scRNA-seq和ST数据集并进行整合。在完成样本水平质量控制和基于Harmony的整合后，进行了细胞聚类、细胞类型注释以及基于CellChat的配体-受体推断，重点关注CXCL信号通路。利用空间转录组学评估了CXCR4转录本信号的空间分布。在咪喹莫特诱导的类银屑病小鼠模型中，分别采用免疫组织化学和逆转录-定量聚合酶链反应（RT-qPCR）评估组织水平CXCR4染色信号和CXCR4 mRNA表达。此外，还进行了CXCL12和Vimentin的双重免疫荧光染色，以评估组织水平CXCL12荧光信号及其与基质相关区域的空间重叠。scRNA-seq分析鉴定了人类皮肤中的15种主要细胞类型。样本水平细胞组成分析显示，经Benjamini-Hochberg校正后，对照组和银屑病组之间主要细胞类型的比例无显著差异。CXCR4转录本主要检测于免疫细胞群体中，包括T细胞、树突状细胞和巨噬细胞，在角质形成细胞中也检测到有限信号。基于CellChat的配体-受体推断鉴定出CXCL12-CXCR4为银屑病组中CXCL信号通路推定贡献较高的候选配对之一。CXCL12转录本信号主要与成纤维细胞簇相关，但在其他细胞群体中也有检测，并被推断与多种免疫细胞群体形成推定的配体-受体连接。空间转录组学分析显示，CXCR4转录本信号主要富集于银屑病皮肤的真皮区域。在类银屑病小鼠皮肤中，表皮和真皮 compartment 的CXCR4阳性染色面积均增加，伴随CXCR4 mRNA表达升高。组织水平CXCL12荧光信号也增加，但CXCL12与Vimentin信号的Manders重叠系数未增加。本研究为银屑病中CXCR4的细胞分布、空间定位及其相关的推定细胞间通讯模式提供了综合表征。CXCL12-CXCR4相关的推定基质-免疫通讯模式可能与银屑病炎性微环境有关，但其精确的细胞来源和功能意义需进一步验证。