芯周刊·第27期 | “阳后”为什么会丧失嗅觉？科学告诉你答案
01
单细胞转录组解析非小细胞肺癌中性粒细胞的异质性和可塑性
早期对于非小细胞肺癌（NSCLC）的单细胞转录组分析已经揭示了其复杂的肿瘤微环境，但基于有限的样本以及长期随访数据的缺乏对其全面异质性的解析受到限制，另外受到各种研究方法对细胞捕获的随机性影响导致并非所有细胞类型的分析都具有足够的深度，近几年的研究中对于中性粒细胞的分析相对不足，但中性粒在肿瘤微环境中细胞的比例并不低，这可能是由于技术原因导致的中性粒细胞捕获问题而不是生物学现象。因此本文首先对19项研究的298名患者的505份样本的21个数据集进行分析构建了核心NSCLC图谱，其中包含了肺腺癌，肺鳞状细胞癌以及未指定类型，在分析中发现中性粒细胞分析程度严重不足，占比只有1.5%，而流式结果表明中性粒细胞占比为10%-20%，并且中性粒细胞的捕获情况明显和研究平台有关，于是接下来作者对17名患者的肿瘤和临近组织利用BD平台进行分析，共获得了15190个中性粒细胞，LUSC比LUAD患者中性粒细胞丰度更高，其中肿瘤相关中性粒细胞TAN高表达LOX-1 VEGFA CD83 CXCR4 ，进一步亚型分析发现TAN包含有4个亚型并且以LOX-1作为标志物，因为在对照中的3个NAN亚型中不表达该基因，对比TAN和NAN的表达谱特点发现中性粒细胞的可塑性直接受到肿瘤微环境影响。TAN-4的可塑性最强，可以转变为其他类型的细胞，如肿瘤内皮细胞。然后作者结合来自两项随机临床试验的bulk RNA-seq的数据，发现TRN基因表达谱与NSCLC队列中抗PD-L1治疗失败相关，而不同的表达特征都具有一定预测NSCLC的抗PD-L1治疗效果的潜力。
总之本研究在单细胞水平上绘制了NSCLC中性粒细胞绘制了表达图谱，并发现中性粒细胞的异质性可以预测免疫治疗的效果，为开发联合治疗方法提供了更有深度的分子基础。
02
单细胞测序+空间转录组测序发现使瘫痪后可以恢复行走的神经元亚群
脊髓损伤阻断了从大脑和脑干到腰脊髓的通路，导致瘫痪。在此研究中，研究者发现在神经康复(EESREHAB)期间应用腰脊髓时空硬膜外电刺激(EES)可恢复9例慢性脊髓损伤患者的行走能力。这种恢复包括人类行走时腰椎脊髓神经元活动的减少。他们假设，这种意外的减少反映了特定神经元亚群的活动依赖选择，这对脊髓损伤后的患者行走至关重要。为了识别这些假定的神经元，他们建立了EESREHAB小鼠以模拟治疗特征。他们将单核RNA测序和空间转录组学应用于这些小鼠的脊髓，以绘制瘫痪后恢复的空间分辨率分子图谱。然后，他们使用12型、13型细胞和空间优先级来识别参与恢复行走的神经元。发现在中间椎板内出现了一种单一兴奋性中间神经元亚群。虽然这些神经元在脊髓损伤前并不是行走所必需的，但他们证明这类神经元亚群对于脊髓损伤后EES的行走恢复是必不可少的。增强这些神经元的活性可以复制EESREHAB所能恢复的行走能力，而消融它们则可以阻止中度脊髓损伤后自发的行走能力恢复。因此，研究者确定了一个恢复组织神经元亚群，这对于瘫痪后重新行走是必要和充分的。此外，他们的方法建立了一个使用分子制图法来识别产生复杂行为的神经元的框架。
03
肾癌瘤内和相关区域的单细胞转录组绘制
透明肾细胞癌也是大部分肾癌患者死亡的原因，以往ccRCC基因组研究也发现了突变的瘤内异质性，但随转录组水平的ITH仍然理解不够，尤其是肿瘤微环境中恶性和非恶性细胞间的表型异质性和空间位置关联，本文对12例病人的外周血，正常肿瘤核心4个区域以及可获得的肾周围的脂肪组织、正常肾上腺、肾上腺转移和肿瘤血栓样本进行5’转录组+TCR测序+空间转录组分析，同时对LCM样本进行WES，构建了ccRCC的单细胞图谱，对CD8+T细胞进行进一步划分，并基于TCR数据进行研究，发现30%的CD8+T细胞都来源于同一个单克隆，表明RCC中高度耗竭T细胞的增殖并未完全被阻滞，CD8+T细胞的耗竭程度与克隆扩张和组织定位高度相关。所有的克隆共享驱动突变和关键的CNVs，WES揭示的肿瘤ITH是有限的，作者系统比较了CD8+T细胞中体细胞突变、空间定位和TCR克隆类型之间的关系，发现空间定位影响克隆类型异质性，而体细胞突变作用不大。在10个 ccRCC肿瘤中，鉴定了45个瘤内表达的程序并将其分为6类，相比于肿瘤核心区域，EMThigh肿瘤细胞更倾向于聚集在肿瘤组织与正常组织的交界处，这些特征与临床预后相关信号存在重合，进而可能与癌症特异性的存活相关，EMThigh肿瘤细胞偏好定位在肿瘤前端，进一步验证发现表达IL1B的巨噬细胞都与EMThigh RCC细胞联系最为紧密，说明IL-1β调控的EMT途径促进肿瘤生长，一定程度上通过促进胶原蛋白界面的分解来实现的。综上，刻画了肾肿瘤细胞水平的特征，描绘了ccRCC的表型异质性和多细胞生态系统，提供了一个全面的ccRCC的TME图谱，包括肿瘤细胞和免疫基因细胞的类别及其相互作用。
04
“阳后”为什么会丧失嗅觉？科学告诉你答案
新冠感染后，部分感染者出现嗅觉丧失的症状，尽管95%的人在2周内会自然恢复，但也有些患者在其他症状消失后嗅觉并没有完全恢复，为什么只发生在部分患者身上，而不是其他患者呢？为了探究这一问题，杜克大学、哈佛大学等高校联合开启了这项最新的研究，在这项研究中他们分析了24份活检组织收集的，其中包含9份长期嗅觉丧失后遗症的新冠康复者，活检结果显示受嗅觉丧失影响的患者的活检具有较少的嗅觉神经元，但是普遍存在大量CD45+免疫细胞浸润。接下来的单细胞RNA测序分析显示在嗅觉丧失患者中一类大量浸润的T细胞会表达炎症细胞因子干扰素-γ，髓系细胞的组成也发生了明显的变化，如促进炎症的CD207+树突状细胞增加，而抗炎的M2巨噬细胞减少，这些结果说明感染康复后，嗅觉上皮组织的基因表达改变产生了持续的炎症信号，使得免疫反应持续进行，进一步结合成熟嗅觉感觉神经元数量显著下降的现象，揭示了嗅觉长期丧失的生理机制：嗅觉组织处于持续的炎症中，炎症的攻击导致嗅觉感觉神经元减少，最终导致嗅觉的持续丧失。研究团队正在致力于通过调节这些患者鼻子内的异常免疫反应或修复过程来帮助至少部分恢复嗅觉的研究。
哥伦比亚大学、宾夕法尼亚大学的研究团队发现，感染新冠病毒后味觉或嗅觉的丧失，可能与被感染者的免疫反应强度有关，解放军总医院官方公众号也曾发文表示，新冠病毒导致嗅觉障碍的可能机制有以下四点：
（1）急性感染引起鼻腔黏膜肿胀，阻碍气味分子与嗅觉受体结合；
（2）病毒感染导致嗅觉受体和嗅束数量减少、嗅觉受体纤毛缺失；
（3）嗅上皮被呼吸道上皮取代或大量瘢痕化；
（4）病毒的嗜神经特性导致其沿嗅通路侵犯至嗅中枢。
05
DISCO-MS开启3D空间蛋白组学技术新纪元
还记得前不久分享的LCM+4D蛋白组实现空间蛋白检测，以及升级版的膨胀凝胶空间蛋白组技术，这两项技术都是基于二维切片下对目标区域进行精准切割后用于蛋白组的检测，试想如果我们在采集样本时基于组织或者动物个体的3D立体成像结果精准切割，也就可以实现3D空间蛋白组检测了。今天这篇文章已经完成了这样的开发--DISCO-MS，该技术改进了常见的组织透明化技术，利用荧光染色共轭的纳米抗体来稳定和增强荧光信号，在激光扫描显微镜下获得完整生物组织的荧光成像，甚至可以精确到细胞和亚细胞结构，接下来作者对3D成像和定位的小的靶向组织区域（~0.0005 mm3）进行无偏倚的蛋白质组分析，基于该项技术，文章完成了AD小鼠模型中早期Aβ斑块形成的核心蛋白质组，发现了囊泡融合与转运，分泌途径相关的蛋白存在显著数量变化，提示其可能是早期AD起始标志。为了实现挑战性样本如整只成年小鼠及完整人类器官的样本提取，作者开发了一套机械组织提取系统DISCO-bot，并进一步优化使得DISCO-bot能与数字扫描激光显微镜协作，在成像时提取透明化组织的小组织区域，进行非破坏性的可重复的组织分离，用于DISCO-MS研究，该技术的准确性也在LysM-eGFP小鼠和人冠状动脉疾病中进行了验证，在早期冠状动脉斑块形成过程中，心脏肌肉收缩、血液凝固等途径相关蛋白表达上调。总之该技术打开了3D空间蛋白组学新纪元。
参考文献：
[1] Salcher S, Sturm G, Horvath L, et al. High-resolution single-cell atlas reveals diversity and plasticity of tissue-resident neutrophils in non-small cell lung cancer. Cancer Cell. 2022;S1535-6108(22)00499-8. doi:10.1016/j.ccell.2022.10.008
[2] https://doi.org/10.1038/s41586-022-05385-7
[3] https://doi.org/10.1016/j.ccell.2022.11.001
[4] DOI: 10.1126/scitranslmed.add0484
[5] https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.11.021
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