单细胞RNA测序揭示生殖器疱疹免疫反应景观的多样性

Single-cell RNA sequencing reveals the diversity of the immunological landscape response to genital herpes.

作者信息Siji Chen, Jiang Zhu, Chunting Hua, Chenxi Feng, Xia Wu, Can Zhou, Xianzhen Chen, Boya Zhang, Yaohan Xu, Zeyu Ma, Jianping He, Na Jin, Yinjing Song, Stijn van der Veen, Hao Cheng
PMID39426602
期刊Virol Sin
发布时间2024-12
DOI10.1016/j.virs.2024.10.003

实验完整度

包含scRNA-seq、qRT-PCR、ELISA和流式细胞术等多层级验证,但缺乏动物模型或功能实验,样本量小。

主要模型

外周血单个核细胞和粒细胞层(来自4例复发性GH患者和4例健康对照)

重点核对

患者纳入标准:至少6次/年发作,且发作期采样;健康对照HSV-2 IgG阴性 scRNA-seq细胞数:GHP1 4,794, GHP2 10,597, GHP3 11,996, GHP4 10,917, HP1 9,873, HP2 12,404, HP3 16,777, HP4 15,911 qRT-PCR验证样本:8例GH患者(>10次/年、3天内发作)和6例健康志愿者 ELISA检测血浆IFN-γ、TLR-2、IL-8水平

摘要

生殖器疱疹(GH)是一种常见的性传播疾病,主要由单纯疱疹病毒2型(HSV-2)引起,且持续成为全球健康问题。尽管我们对GH患者免疫细胞群体改变和免疫调节的理解仍然有限,但系统固有免疫、先天免疫和适应性免疫在HSV-2感染和GH再激活期间发挥着关键作用。为了研究HSV-2感染和复发的潜在机制,我们对健康个体和复发性GH患者外周血中分离的免疫细胞进行了单细胞RNA测序(scRNA-seq)。此外,复发性GH患者的全身免疫反应显示经典单核细胞、CD4+ T细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)和浆细胞样树突状细胞(pDCs)的激活,特别是与Toll样受体信号通路和T细胞活化相关的基因。在scRNA-Seq数据集以及独立的定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)分析和ELISA实验中,GH患者循环免疫细胞表现出与炎症和抗病毒反应相关的基因表达升高。这项研究表明,由HSV再激活引起的局部生殖器疱疹可能影响循环免疫细胞的功能,为未来研究全身免疫在HSV感染和复发中的作用提供了潜在途径。

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
复发性生殖器疱疹患者外周血免疫细胞的转录组特征和免疫反应机制是什么?
核心机制
复发性GH患者外周血免疫细胞中炎症和抗病毒相关基因表达上调,特别是Toll样受体、TNF和IL-17信号通路激活。
主要证据
scRNA-seq显示中性粒细胞和经典单核细胞比例增加,CD4+ T细胞和NK细胞中Toll样受体信号通路基因上调;qRT-PCR、ELISA和流式细胞术验证了IFN-γ、TLR-2、IL-8水平及CD14+单核细胞和中性粒细胞比例升高。
研究意义
提供了复发性GH发作期外周血免疫细胞的单细胞图谱,为HSV感染和复发的全身免疫变化提供了新见解。

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

样本收集和单细胞悬液制备

获取GH患者和健康对照外周血免疫细胞,用于单细胞转录组分析。

从4例复发性GH患者和4例健康对照采集全血,通过Ficoll密度梯度离心分离PBMC和粒细胞层。

2

单细胞RNA测序和数据处理

识别GH患者和健康对照之间免疫细胞亚群和基因表达差异。

使用10× Genomics Chromium Single Cell 3' kit v3构建文库,Illumina NovaSeq 6000测序,Cell Ranger和Seurat进行数据处理和聚类,SingleR等注释细胞类型。

3

差异表达基因和通路富集分析

揭示GH患者中激活的免疫相关通路和关键基因。

使用Seurat的FindAllMarkers识别DEGs,并进行GO、KEGG和GSEA富集分析。

4

实验验证

验证scRNA-seq发现的炎症和抗病毒相关基因表达上调。

采用ELISA检测血浆IFN-γ、TLR-2、IL-8水平;qRT-PCR检测IFNGR1、IFNGR2、CXCL8、S100A8、S100A9 mRNA表达;流式细胞术检测单核细胞和中性粒细胞比例。

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
Chromium Single Cell 3' 试剂盒 v310x Genomics--
Illumina NovaSeq 6000测序系统Illumina--
血液RNA提取试剂盒Yeasen--
Nanodrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
PrimeScript FAST RT试剂盒(含gDNA Eraser)Takara--
TB Green Premix Ex Taq IITakara--
人IL-8 ELISA试剂盒Elabscience--
人TLR-2 ELISA试剂盒Elabscience--
人IFN-γ ELISA试剂盒Elabscience--
CD45-APC-H7抗体BD Pharmingen--
CD11b-APC抗体BioLegend--
CD66b-FITC抗体BioLegend--
CD14-PE抗体BioLegend--
7-AAD染色BD Pharmingen--

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
样本收集
GH患者至少6次/年复发且发作期采样;健康对照HSV-2 IgG阴性;年龄和性别匹配
阅读提示:Methods 2.1 和 Supplementary Table S1
单细胞测序
细胞数量、测序平台、参考基因组版本、质控阈值
阅读提示:Methods 2.2-2.4
数据分析
DEGs阈值、富集分析方法
阅读提示:Methods 2.5 和 Results 3.2
实验验证
验证患者标准(≥10次/年、3天内发作)、样本量(8例GH患者,6例对照)、qRT-PCR引物序列、内参基因
阅读提示:Methods 2.6-2.9 和 Results 3.7