单细胞转录组学鉴定毛囊早期生长期再生过程中的增殖中间状态

《Genes》：Single-Cell Transcriptomic Identification of a Proliferative Intermediate State During Early Anagen Hair Follicle Regeneration

　　

摘要

背景：与次级毛胚 (SHG) 相关的上皮细胞是关键的祖细胞群，有助于早期生长期毛囊再生。虽然 SHG 相关细胞在早期生长期被激活并有助于再生毛囊结构的形成，但随着生长期中期下层毛囊结构的发育，形态上可识别的 SHG 区域变得不明显。然而，伴随从 SHG 相关状态向下层毛囊相关状态转变的转录变化仍知之甚少。本研究旨在表征与此转变相关的转录变化，并鉴定早期生长期的一种增殖性中间转录状态。通过结合单细胞转录组分析与调控及细胞间通讯分析，我们寻求增进对早期毛囊再生期间细胞状态转变和微环境变化的理解。方法：进行了苏木精 - 伊红染色 (H&E)，以检查毛发生物周期第 0、5、10、15、20、25 和 30 天小鼠背部皮肤的组织学变化。与此同时，重新分析了先前已发表的小鼠背部皮肤早期生长期单细胞 RNA 测序数据。提取毛囊上皮细胞并重新聚类，以鉴定具有独特转录特征的细胞亚群。基于经典标志基因和亚群特异性表达模式对细胞类型进行注释。进一步进行了差异表达分析、功能富集分析、细胞周期分析、发育潜能评估、轨迹推断、转录因子调控组分析和细胞间通讯分析，以表征毛胚细胞、增殖性下层毛囊样细胞 (PR-loHF) 和下层毛囊细胞之间的关系。结果：鉴定出增殖性下层毛囊样细胞 (PR-loHF) 为一种转录定义的中间状态，与从次级毛胚 (SHG) 相关细胞向下层毛囊相关细胞转变相关。PR-loHF 表现出与细胞周期活性、上皮重塑、细胞外基质组织和发育调节相关的生物程序富集。此外，与 SHG 相关状态和下层毛囊相关状态相比，PR-loHF 表现出独特的转录因子调控组活性和细胞间通讯模式，进一步支持其被表征为一种转录上可区分的中间状态。结论：PR-loHF 代表一种增殖性中间转录状态，出现在从次级毛胚 (SHG) 相关细胞向下层毛囊相关状态转变的过程中，为早期毛囊再生期间的转录转变和微环境调节提供了新的见解。