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单细胞分析揭示儿童与成人对COVID-19的不同免疫响应-1

 健明 2025-01-20 发布于广东

文章概述

文章标题:《Local and systemic responses to SARS-CoV-2 infection in children and adults》

发表日期和杂志:2021年发表在Nature上

在线阅读链接:https:///10.1038/s41586-021-04345-x

SARS-CoV-2病毒简介:

  • SARS-CoV-2是严重急性呼吸综合征冠状病毒2(Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2)的缩写,它与SARS-CoV(严重急性呼吸综合征冠状病毒,即SARS病毒)有亲缘关系,但属于不同的分支,它是导致2019年底首次在中国武汉出现的冠状病毒病(COVID-19)的病原体,利用宿主细胞表面的ACE2(血管紧张素转换酶2)作为受体进入细胞

  • SARS-CoV-2主要通过飞沫传播、直接接触和空气气溶胶传播。它可以感染人类的呼吸道,引起从轻微感冒症状到严重肺炎甚至死亡的广泛疾病表现。COVID-19的症状包括发热、干咳、乏力、呼吸急促等,严重时可导致急性呼吸窘迫综合征、多器官功能衰竭等。

单细胞数据及代码详情

数据链接是:https://www.ncbi.nlm./geo/query/acc.cgi?acc=GSE168215

单细胞样品详情:

GSM5134112 P9151-1
GSM5134113 P9151-2
GSM5134114 P9151-3
GSM5134115 P9151-4
GSM5134116 P5074-1
GSM5134117 P4879-1
GSM5134118 P4879-2
GSM5134119 P2635-1
GSM5134120 P2635-2

单细胞数据详情:

GSM5134112_Sample_1_filtered_feature_bc_matrix.h5 6.5 Mb
GSM5134113_Sample_2_filtered_feature_bc_matrix.h5 6.8 Mb
GSM5134114_Sample_3_filtered_feature_bc_matrix.h5 7.1 Mb
GSM5134115_Sample_4_filtered_feature_bc_matrix.h5 7.4 Mb
GSM5134116_Sample_5_filtered_feature_bc_matrix.h5 3.4 Mb
GSM5134117_Sample_6_filtered_feature_bc_matrix.h5 5.7 Mb
GSM5134118_Sample_7_filtered_feature_bc_matrix.h5 5.2 Mb
GSM5134119_Sample_8_filtered_feature_bc_matrix.h5 7.3 Mb
GSM5134120_Sample_9_filtered_feature_bc_matrix.h5 7.4 Mb

提供了filtered_feature_bc_matrix.h5格式的文件,直接使用Read10X_h5函数读取后创建seurat对象即可。

文章分析代码:https://github.com/Teichlab/COVID-19paed

单细胞研究队列概述

利用单细胞RNA测序(single-cell RNA-seq)和细胞转录组及表位的细胞索引测序(CITE-seq)技术,研究了儿童与成人感染COVID-19的影响,并比较了气道和系统性反应的差异。

参与者招募

  • 招募了19名儿童和18名成人COVID-19患者,症状从无症状到严重不等。
  • 同时招募了41名健康儿童和成人作为对照组,以描绘气道(包括鼻、气管和支气管刷取样本)和匹配的外周血单个核细胞(PBMCs)的细胞图谱。
  • 对于6名COVID-19患者,在出院时也采集了血液样本。
  • 此外,15名在严重COVID-19康复后3个月的患者提供了鼻和/或血液样本。

数据和元数据:提供了患者特征和元数据,总共生成了一个包含659,217个细胞的数据集——https://www./

以高度的精细度对上皮细胞和免疫细胞群进行了表征,鉴定了气道中的59种细胞类型和状态,包括之前未描述过的类型,以及血液中的34种细胞类型

气道上皮细胞的新亚型

细胞类型注释:详细的细胞类型注释在补充说明中描述,包括标记基因和与现有数据集的比较

细胞类型的多样性:多种基底细胞、杯状细胞、纤毛细胞以及过渡上皮1型和2型(从分泌型到纤毛型)反映了气道部分的可塑性

主要的分化路径

单核细胞根据其高表达的标记基因被分为明显的不同聚类,包括IL-6+单核细胞、GPBAR1+单核细胞和CXCL10+单核细胞,这些主要来自COVID-19新生儿。

SARS-CoV-2在气道上皮中的读取

在28名COVID-19阳性鼻样本患者中,检测到10名患者的病毒读取数(n ≥ 10),在感染开始估计时间最近的患者中发现病毒读取水平最高。

在过滤掉环境RNA后,含有最高比例病毒读取的细胞类型是杯状2型炎症细胞,其次是循环基底细胞、过渡上皮细胞和纤毛细胞,这在很大程度上反映了ACE2的表达情况。

也在淋巴细胞和髓系细胞(主要是巨噬细胞)中检测到病毒读取,这可能反映了巨噬细胞中的主动感染或仅仅是病毒粒子或感染细胞的摄取。

包括ACE2在内的SARS-CoV-2病毒进入和相关因子的表达在儿童和成人之间相似,与活跃病毒感染相关的基因很少。

在成人中,ACE2的表达受IFN诱导,并对感染做出反应,但在COVID-19儿童中我们观察到ACE2表达没有显著增加,这与最近的批量RNA-seq比较一致。

文章分析内容较多且较为详细,主图和附图在文章中都可以看到,但是推文篇幅有限,所以这期还是主要了解一下文章和数据集,以及Figure1的分析内容。

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