单细胞分析揭示先兆子痫母胎界面免疫紊乱景观及HLA-F介导的免疫耐受

Single-cell profiling reveals immune disturbances landscape and HLA-F-mediated immune tolerance at the maternal-fetal interface in preeclampsia.

作者信息Fangyuan Luo, Fulin Liu, Yingzhe Guo, Wenming Xu, Yilin Li, Jun Yi, Thierry Fournier, Séverine Degrelle, Hedia Zitouni, Isabelle Hernandez, Xinghui Liu, Yu Huang, Jun Yue
PMID37854606
发布时间2023-10-14
DOI10.3389/fimmu.2023.1234577

实验完整度

包含scRNA-seq、mIF/dIF、细胞功能实验(CCK8、Transwell)、ELISA、RT-PCR、Western blot等多层级验证。

主要模型

胎盘蜕膜组织(PE患者和正常妊娠对照) Jar细胞(人胎盘绒毛膜癌细胞系) NK-92MI细胞(人自然杀伤细胞系)

重点核对

scRNA-seq样本:2例PE和2例对照胎盘蜕膜 HLA-F表达验证:10例PE和11例对照的dIF Jar细胞转染:HLA-F过表达质粒(2.5 µg)和siRNA(50 nM) NK-92MI细胞处理:HLA-F过表达质粒转染后检测细胞因子分泌

摘要

背景:先兆子痫是一种妊娠特有疾病,常常导致母胎严重不良结局。母胎界面母体对胚胎免疫耐受的紊乱可能与先兆子痫的发生有关。近期研究揭示了先兆子痫中母胎界面HLA-F表达降低,但其介导母胎免疫耐受的机制尚未阐明。方法:对胎盘蜕膜进行单细胞RNA测序,以揭示先兆子痫母胎界面的免疫紊乱景观。使用人Jar细胞和NK-92MI细胞研究HLA-F在滋养层和淋巴细胞中的作用。结果:共将101,250个细胞分为22个细胞簇。在先兆子痫胎盘蜕膜中鉴定出疾病相关的IGFBP1+SPP1+绒毛外滋养层细胞(EVT),伴随新发现的免疫细胞功能障碍,如NK群体核糖体功能降低和大多数细胞簇抗原呈递分子异常表达。某些具有髓系或EVT细胞分化中间阶段特征的基因在先兆子痫发病机制中具有未被探索但重要的功能;具体而言,与对照组相比,我们发现PE患者母胎界面IGFBP1+SPP1+ EVT2或SPP1+M1细胞与其受体细胞群体之间的细胞串扰增强。关于HLA-F,mIF染色证实其在PE样本中表达降低。Jar细胞中HLA-F过表达促进细胞增殖、侵袭和迁移,而低表达则相反。在NK-92MI细胞中,HLA-F过表达增加免疫调节细胞因子如CSF1和CCL22的分泌,并促进适应性NKG2C+NK细胞转化。结论:我们揭示了先兆子痫母胎界面的免疫紊乱景观。我们关于scRNA-seq揭示的细胞异质性和免疫细胞功能障碍以及HLA-F在细胞中的功能的发现,为其在先兆子痫发病机制中的作用提供了新视角,并提供了潜在的新治疗靶点。

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
先兆子痫母胎界面免疫紊乱的细胞和分子特征,以及HLA-F在其中的作用机制。
核心机制
HLA-F通过促进EVT增殖、侵袭和迁移,并增强NK细胞分泌CSF1和CCL22及NKG2C表达,与HLA-G协同维持母胎免疫耐受。
主要证据
scRNA-seq揭示PE蜕膜中IGFBP1+SPP1+EVT2增多,NK细胞核糖体功能降低;细胞实验显示HLA-F过表达促进Jar细胞功能并增强NK-92MI细胞免疫调节因子分泌。
研究意义
为先兆子痫发病机制提供新视角,并可能提供潜在的治疗靶点。

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。

1

单细胞转录组图谱构建

比较PE与正常蜕膜细胞组成和基因表达差异

收集胎盘蜕膜组织,制备单细胞悬液,BD Rhapsody平台建库,Illumina HiSeq 4000测序,Seurat分析聚类,识别22个细胞簇和14种细胞群

2

细胞亚群轨迹和通讯分析

研究髓系和EVT细胞分化轨迹及细胞间相互作用

Monocle 2进行髓系和EVT细胞轨迹分析;CellChat进行配体-受体通讯分析

3

组织水平验证关键分子表达

验证HLA-F和HLA-G在PE中的表达差异

mIF和dIF染色检测蜕膜组织中HLA-F、HLA-G及SPP1等表达

4

HLA-F过表达和敲低对滋养层细胞功能的影响

评估HLA-F对Jar细胞增殖、侵袭和迁移的作用

Jar细胞转染HLA-F过表达质粒或siRNA,分别进行CCK8增殖实验和Transwell迁移/侵袭实验

5

HLA-F对NK细胞功能的影响

检测HLA-F过表达对NK-92MI细胞细胞因子分泌和受体表达的影响

NK-92MI细胞转染HLA-F过表达质粒,ELISA检测CSF1、CCL22等细胞因子,RT-PCR检测NKG2C表达

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
BD Rhapsody™单细胞分析系统BD Biosciences--
Illumina HiSeq 4000测序仪Illumina--
DMEM培养基----
胎牛血清HyCloneSH30084.03
双抗(青霉素-链霉素)----
Lipo2000转染试剂Invitrogen--
riboFECT™ CP转染试剂Guangzhou Ribobio Co., Ltd--
HLA-F pcDNA3.1-3xFlag质粒XiangWu Bio Co., Ltd--
CCK-8试剂盒----
Transwell小室Corning#3422
Matrigel基质胶BD Biosciences--
结晶紫Kaigen--
人HLA-F ELISA试剂盒ZCi Bio--
细胞因子ELISA试剂盒ZCi Bio--
TRIzol试剂Invitrogen--
反转录试剂盒Takara--
RIPA裂解液Servicebio--
HLA-F抗体Biossbs-17544R
HLA-G抗体Thermo FisherPA5-98143
生物素化山羊抗兔IgG二抗Abcam--
四色荧光试剂盒Hunan AiFang Biotechnology Co., Ltd.--
HLA-F抗体Abcamab126624
HLA-G抗体Thermo FisherPA5-98143
HLA-G抗体Proteintech66447-1-ig
SPP1抗体Abcamab214050
ITGA5抗体Abcamab150361
CD14抗体Abcamab221678
CD44抗体Abcam254530
IGF2抗体AiFangAF301007
IGFBP1抗体Abcamab228741
PSG3抗体Abcamab154700
COL4A2抗体AiFang03156
ImageJ图像分析系统National Institutes of Health, USA--
SPSS v22统计软件IBM--

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
患者样本收集
PE诊断标准、孕晚期、样本采集时间(胎盘娩出后5分钟内)、取样部位和大小
阅读提示:Materials and methods: Patients and specimens
scRNA-seq实验
细胞活力>90%、建库系统(BD Rhapsody)、测序平台(HiSeq 4000)、质控参数(200-7500基因,线粒体<25%)、聚类分辨率0.5
阅读提示:Materials and methods: scRNA-seq analysis, Cell cluster analysis
HLA-F表达验证
mIF病例数(3例PE)、dIF样本数(10 PE vs 11对照)、抗体稀释度、图像分析平均荧光强度
阅读提示:Materials and methods: Multiplex immunofluorescence staining; Results: Figure 7B
细胞转染
质粒用量(2.5 µg/well)、siRNA浓度(50 nM)、转染试剂、转染时间(48小时)、siRNA序列
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection
细胞功能检测
CCK8细胞数(5000/孔)、Transwell细胞数(2×10^4/孔)、迁移时间(16小时)、侵袭时间(24小时)、重复次数(三次)
阅读提示:Materials and methods: Cell proliferation assay, Transwell assay