结合批量RNA测序与单细胞RNA测序可揭示与猪格拉瑟氏菌感染相关的细胞亚群及基因特征

《BMC Genomics》：Integration of bulk RNA-seq and scRNA-seq reveals cell subsets and gene signatures associated with Glaesserella parasuis infection

　　

摘要

背景

Glaesserella parasuis（GPS）是一种威胁全球养猪业的重大细菌性病原体。它在中国各地的养猪场中广泛存在，但迄今为止尚未找到有效的预防和控制策略。该病原体可导致从无症状携带到致命疾病等多种不同的后果，但其背后的机制仍不清楚。在本研究中，我们利用批量和单细胞RNA测序技术，分析了来自明确设定的仔猪感染模型（包括对照组、轻度感染组和重度感染组）的98,000多个猪肺泡巨噬细胞。

结果

这是首次在单细胞分辨率下对GPS感染中巨噬细胞异质性进行多组学分析。我们发现了四种在转录水平上存在差异的巨噬细胞亚群，其中两种与炎症相关的亚群（Im-Mac和Inf-Mac）会随着疾病严重程度的增加而显著增多。伪时间分析表明，重度感染会使巨噬细胞的分化几乎完全偏向促炎方向。综合分析显示，有两种相互对立的细胞程序决定了疾病的临床结局：一种为保护性程序（在轻度感染中起作用，其特征基因包括CXCL10、CD69、SERPING1和KMO），它能平衡免疫细胞的招募与调控；另一种为致病性程序（在重度感染中占主导地位，其特征为包含AMCF-II、CCL2、SERPINB2、CD14、ECE1和IL7R在内的16个基因）。值得注意的是，这16个基因中有9个与58个与疾病进展呈正相关的核心基因有重叠。

结论

我们认为，保护性巨噬细胞程序与致病性巨噬细胞程序之间的平衡决定了GPS感染的最终结果。这些发现为寻找针对不同细胞状态的生物标志物以及理解GPS感染导致的不同临床结局提供了新的分子框架。