心脏组织单核RNA测序（snRNA-seq）
获取CHD和对照心脏组织的单细胞转录组图谱
对157，273个细胞核进行snRNA-seq，识别14种主要细胞类型，分析细胞类型组成和基因表达差异。
关于丁香通
公司信息
个人用户
企业机构
无忧采购 轻松科研
- 移动端
先天性心脏病的综合多组学特征分析
Integrated multi-omic characterization of congenital heart disease
实验完整度
高整合snRNA-seq、ATAC-seq、成像质谱流式、PBMC单细胞测序、血浆蛋白组学及RNAscope等多层级验证，涵盖体外细胞与组织样本。
主要模型
儿科CHD心脏组织（HLHS、TOF、DCM、HCM） 对照儿科心脏组织 CHD患者外周血单个核细胞（PBMCs）
重点核对
心脏组织样本来自Texas Children's Hospital，包括HLHS、TOF、DCM、HCM；对照来自University of Kentucky和Washington University snRNA-seq使用10X Genomics平台，每个样本的细胞核数量、测序深度需核对 PBMCs分离使用Lymphoprep和SepMate-15，ATAC-seq使用Omni-ATAC协议 RNAscope使用ACDBio试剂盒，探针包括THBS1、PTX3、CDH19、CRIM1、CORIN 成像质谱流式使用Fluidigm Hyperion系统，抗体面板针对23种生物标志物
摘要
心脏是胚胎中第一个发育的器官，其复杂的形态发生过程若出现缺陷则导致先天性心脏病（CHD）。随着目前的治疗，超过90%的CHD患者能够存活至成年，但许多患者仍会因心力衰竭和非心脏原因而过早死亡。为了深入了解这一疾病进展，我们对157，273个来自对照心脏和CHD患者心脏的细胞核进行了单核RNA测序，这些患者包括左心发育不良综合征（HLHS）和法洛四联症（TOF）这两种常见的紫绀型CHD病变，以及扩张型心肌病和肥厚型心肌病。我们在心肌细胞中观察到CHD特异性的细胞状态，这些细胞表现出胰岛素抵抗的证据，以及与FOXO信号传导和CRIM1相关的基因表达增加。HLHS中的心脏成纤维细胞富集于一种与活化心脏成纤维细胞特征相关的低Hippo和高YAP细胞状态。成像质谱流式细胞术揭示了一个与CHD中免疫缺陷状态一致的空间分辨的血管周围微环境。外周免疫细胞分析提示CHD中单核细胞免疫缺陷，这与CHD易感染和癌症的倾向一致。我们对CHD的全面表型分析为未来CHD的个体化治疗提供了路线图。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 先天性心脏病（CHD）的细胞和分子特征是什么？
- 核心机制
- CHD心肌细胞表现出胰岛素抵抗、FOXO信号增强和CRIM1表达增加；成纤维细胞中Hippo-YAP通路异常激活；血管周围微环境免疫抑制。
- 主要证据
- snRNA-seq显示CHD心肌细胞独特的转录状态，CM3簇富集胰岛素抵抗和FOXO信号；成纤维细胞中CF4簇高表达YAP靶基因；成像质谱证实血管周围免疫抑制表型；外周血单核细胞显示免疫缺陷。
- 研究意义
- 为CHD的分子病理学提供全面视图，可能有助于改进预后分层和开发新的治疗策略。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
心肌细胞异质性分析
确定CHD相关心肌细胞状态及其转录特征
对心肌细胞进行无偏聚类，发现三个亚群（CM1-3），其中CM3仅见于CHD，分析其通路富集和关键基因表达。
染色质可及性分析（ATAC-seq）
验证CHD心肌细胞开放染色质与基因表达的一致性
对心肌细胞进行ATAC-seq，比较CHD与对照的差异开放区域，并与snRNA-seq DEGs重叠。
心脏成纤维细胞分析
表征CHD心脏成纤维细胞的状态和激活特征
对成纤维细胞进行亚聚类，鉴定四个亚群，分析其基因表达特征和YAP活性。
成像质谱流式细胞术（IMC）
空间解析CHD心肌组织中的免疫微环境
利用IMC检测21个样本中的23种蛋白标志物，识别11种血管周围细胞群，发现免疫抑制特征。
外周血单个核细胞（PBMC）单细胞测序
评估CHD患者的全身免疫状态
对63，086个PBMC进行scRNA-seq，比较CHD与对照的免疫细胞组成和状态，特别关注单核细胞。
血浆蛋白组分析
检测CHD血浆中的细胞因子和可溶性蛋白
使用细胞因子芯片检测105种可溶性蛋白，并与心脏细胞受体表达对接。
细胞间通讯分析
推断CHD心肌组织中配体-受体介导的细胞间信号网络
使用CellChat分析snRNA-seq数据，比较CHD与对照的信号通路差异。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 样本采集 | EDTA涂层真空采血管 | -- | -- |
| 样本保存 | CryoStor CS10 冷冻保存液 | StemCell Technologies | 07930 |
| Corning CoolCell 冻存容器 | Corning | -- | |
| PBMC分离 | 杜氏磷酸盐缓冲液 | -- | -- |
| 胎牛血清 | StemCell Technologies | 07905 | |
| 淋巴细胞分离液 | StemCell Technologies | 07801 | |
| SepMate-15 (IVD) 管 | StemCell Technologies | 85415 | |
| 细胞分选 | CD14 磁珠 | Miltenyi Biotec | 130-050-201 |
| MS 分选柱 | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
| 人NK细胞分离试剂盒 | Miltenyi Biotec | 130-092-657 | |
| 核分离 | Optiprep 密度梯度介质 | Sigma | -- |
| RNA酶抑制剂 | Enzymatics/Qiagen | Y9240L | |
| 单细胞测序 | 10X Genomics Chromium 控制器 | 10X Genomics | -- |
| NextSeq 500 测序仪 | Illumina | -- | |
| NovaSeq 6000 测序仪 | Illumina | -- | |
| 组织学 | Masson三色染色试剂盒 | Sigma | HT15 |
| Cytation 5 细胞成像多功能酶标仪 | Biotek | -- | |
| 免疫组化 | 抗原修复液（柠檬酸基） | Vector Labs | -- |
| Leica TCS SP5 共聚焦显微镜 | Leica | -- | |
| RNAscope | RNAscope 多重荧光V2检测试剂盒 | ACDBio | -- |
| 探针-Hs-THBS1 | ACDBio | 426581 | |
| 探针-Hs-PTX3 | ACDBio | 517611 | |
| 探针-Hs-CDH19-C2 | ACDBio | 571271-C2 | |
| Opal 7色染料（Opal 520、570、690） | Akoya Biosciences | FP1487001KT, | |
| Zeiss LSM780 共聚焦显微镜 | Zeiss | -- | |
| 成像质谱流式 | Hyperion 成像系统 | Fluidigm | -- |
| 血浆蛋白组 | Proteome Profiler 人XL细胞因子芯片试剂盒 | R&D Biosystems | ARY022B |
| 人脐带血浆 | StemCell Technologies | 70020.1 |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| snRNA-seq | 样本类型、年龄、性别、诊断，每个样本的细胞核数量、测序深度、双细胞去除标准 阅读提示：Methods: Single-nucleus RNA sequencing; 补充表1和2 |
| 单核细胞亚群分析 | 聚类参数（resolution）、差异表达分析阈值（min.pct、thresh.use） 阅读提示：Methods: snRNA-seq analysis; 图2、3 |
| ATAC-seq | 细胞输入量、建库方法（Omni-ATAC）、测序平台、分析参数（peak calling） 阅读提示：Methods: Isolation and ATAC-seq of NK cells and monocytes; Cardiomyocyte-specific ATAC-seq |
| 成像质谱流式 | 抗体面板、染色条件、图像采集参数、细胞分割方法 阅读提示：Methods: Imaging mass cytometry; 图5 |
| PBMC scRNA-seq | 样本收集、PBMC分离方法、细胞数、10X平台版本、数据分析流程 阅读提示：Methods: Isolation of PBMCs; scRNA-seq and snRNA-seq; Extended Data Fig. 8 |
| 血浆蛋白组 | 血浆样本处理、芯片类型、分析流程 阅读提示：Methods: Plasma cytokine array |