整合多组学分析揭示了瘢痕中纤维细胞增殖与免疫失调背后的关键分子机制

《Functional & Integrative Genomics》：Integrated multi-omics analysis reveals key molecular mechanisms underlying fibroproliferation and immune dysregulation in keloids

　　

摘要

瘢痕疙瘩是一种良性的纤维增生性皮肤病变，其特征为胶原蛋白过度沉积以及组织在原有伤口边缘外继续生长。然而，导致瘢痕疙瘩形成的细胞异质性及分子机制至今仍未完全明了。我们从NCBI基因表达组数据库中获取了8名患者瘢痕疙瘩组织的单细胞RNA测序数据。通过高维加权基因共表达网络分析来识别与疾病相关的基因模块。同时利用日本BioBank的统计数据进行孟德尔随机化分析，以评估基因表达与瘢痕疙瘩易感性之间的潜在关联。此外，还通过ATAC-seq分析来检测染色质的可及性，并运用SCENIC分析来推断转录因子调控网络的活动情况。最后通过相关性分析来探讨候选转录因子与目标基因之间的潜在关联。我们对73,790个细胞进行了分析，确定了9种主要的细胞类型。成纤维细胞表现出显著的异质性，可进一步分为6个亚群。轨迹分析表明，与疾病相关的成纤维细胞存在分化连续体，而细胞间通讯分析则显示类似间充质细胞的成纤维细胞可能充当信号传递中心。hdWGCNA分析发现，在类似间充质细胞的成纤维细胞中存在一个显著富集的蓝色共表达模块。孟德尔随机化分析指出CLEC2B、MGST3和SFRP2可能是与瘢痕疙瘩相关的候选基因，qRT-PCR实验也证实了这些基因在正常皮肤成纤维细胞与瘢痕疙瘩成纤维细胞中的mRNA表达存在差异。ATAC-seq分析共识别出4,607个具有差异性可及性的染色质峰。通过整合的基序富集分析和SCENIC分析，确定了CREB3L1和ZEB1为候选转录因子。相关性分析进一步表明这些转录因子与候选基因之间存在潜在的调控关系。这项研究通过对瘢痕疙瘩中细胞异质性的多组学整合分析，明确了CLEC2B、MGST3和SFRP2作为关键候选基因，以及CREB3L1和ZEB1作为可能与瘢痕疙瘩形成相关的候选转录因子。这些发现有助于我们更深入地了解瘢痕疙瘩的生物学特性，也为未来的治疗研究提供了依据。