通过单细胞多组学整合解析过敏性鼻炎中的上皮-间质相互作用网络

《Journal of Allergy and Clinical Immunology》：Decoding the epithelial-stromal interactome in allergic rhinitis through single-cell multi-omics integration

　　

刘忠振|吴一沙|韩世凯|陆天宇|潘璐|董睿|黄雅玲|郑玉辉|蔡先军|季永进|卢磊|段思宇|赵欣欣|关书岩|杨涵|黄云婷|冯宇|高鹏|柯朝阳|肖阳|薛金梅

山西医科大学-华大基因未来医学合作中心，中国山西省太原市030001

摘要

背景

过敏性鼻炎是一种常见的慢性疾病，但其发病机制相关的细胞和分子变化至今仍未被完全阐明。

目的

我们旨在构建过敏性鼻炎与非过敏性鼻炎鼻腔黏膜的全面细胞图谱，并阐明与疾病相关的转录和表观遗传改变。

方法

我们对39名受试者（过敏性鼻炎组，n=24；非过敏性鼻炎组，n=15）的鼻腔黏膜样本进行了单细胞RNA测序和单细胞ATAC测序。研究采用了差异表达基因分析、差异可及性峰分析、细胞间通讯分析、轨迹推断以及基因调控网络重建等方法。此外，我们还开发了一个深度学习框架，用于整合多组学数据以预测疾病。

结果

我们共分析了1,024,146个细胞，从而构建出了完整的鼻腔黏膜图谱。过敏性鼻炎患者的上皮细胞分化异常，基底细胞和杯状细胞的成熟过程受到抑制，而成纤维细胞则表现出炎症激活和基质重塑的特征。过敏性鼻炎组中上皮细胞与基质细胞之间的相互作用更为活跃。此外，还观察到了不同细胞亚群特有的表观遗传改变。单细胞多组学过敏性鼻炎综合分析工具（scMARIA）能够同时预测过敏性鼻炎的发病风险及具有临床意义的疾病指标，并识别出可能的细胞类型特异性调控关系。

结论

这项多组学研究建立了鼻腔黏膜的全面分子框架，揭示了与过敏性鼻炎状态相关的异常上皮细胞与基质细胞相互作用以及基因调控网络。