近期上映的“中國醫生”大家看了沒有？小編看的是熱淚盈眶，尤其是子楓妹妹說出“一個人沒有爸爸媽媽的話，該怎么辦”的時候直接眼淚決堤，一起來感受下！

電影以新冠肺炎防控的真實事件改編，記錄了全國援鄂醫療團隊和人民群眾艱苦卓絕的抗疫斗爭，而在湖北之外，全球醫學科研將士也早已行動起來，對新冠的研究也從未停歇，今天小編為大家介紹的文章來自于李蘭娟院士團隊——應用單細胞測序探究COVID-19患者單核細胞免疫學特征，為新冠病毒的預防治療提供了新的思路。

本研究由浙江大學醫學院李蘭娟院士團隊，于2021年6月12日發表在Engineering（IF 7.553）上，題目為Identification of Monocytes Associated with Severe COVID-19 in the PBMCs of Severely Infected Patients Through Single-Cell Transcriptome Sequencing。

烈冰生物有幸參與了本研究的單細胞生物信息數據分析工作。下面，我們一起了解下本文研究思路和數據分析過程。

1. 樣本信息

實驗分組

健康組：6例健康外周血樣本（N1-N6）

患者組：14例患者樣本——【3例重癥患者（S1-S3），4例中度患者（M1-M4,其中M2患者后期由中度轉為重癥患者），7例恢復期患者（R1-R7）】

樣本處理：靜脈外周血，分離PBMC 梯度凍存，至實驗捕獲

單細胞捕獲平臺：BD Rhapsody

捕獲細胞數：共84095個細胞，平均每個樣本有4205個細胞

2.單細胞分析工具

接下來，小編將從以下幾個方面為大家介紹一下這篇文章中的主要研究成果。

3.研究成果解析

1.COVID-19患者和健康人的PBMC細胞類型鑒定

研究者對COVID-19患者和健康志愿者的PBMC樣本進行了單細胞測序，共獲得84095個細胞，注釋細胞類型10種，主要包括單核細胞，巨噬細胞，樹突狀細胞（DC），CD4+ T細胞，CD8+T細胞，B 細胞，NK細胞，漿細胞，巨核細胞和紅細胞。在COVID-19患者單核細胞比例顯著增加，細胞群體多樣性降低，而恢復期該群細胞有所減少，說明單核細胞可能在COVID-19的發病機制中發揮重要作用，且圖1（b）顯示重癥患者的單核細胞進行了強烈改造重塑。

圖1 COVID-19患者組和健康組PBMC的單細胞圖譜分析鑒定

2.COVID-19重癥患者的單核細胞亞群分析和基因表達模式

研究者對單核細胞群體進行sub-Cluster，鑒定了 12種單核細胞亞群，其中細胞亞群Mono0和Mono5特異性存在于樣本重癥和前重癥患者中（S1-S3和M2）。進一步，通過差異基因分析和GoPathway分析發現，Mono0和Mono5特異性高表達纖維化特征基因（如AREG，EREG，ADAMTS2等），AREG和EREG與表皮生長因子受體(EGFR)結合激活ErbB相關信號通路，可能推動了新冠肺炎的纖維化特征（圖2）。

圖2 單核細胞亞群細分和基因表達模式

3.單核細胞亞群的擬時序分析

為了研究單核細胞亞群之間如何關聯，作者進一步通過擬時序分析，探究了單核細胞從中度到重度（危重）或從重度（危重）到恢復過程中的基因表達模式，并構建演化基因表達模式圖，發現從相對正常的單核細胞簇到嚴重疾病特異性簇(Mono 0和Mono 5)過程中，糖酵解/糖異生、HIF-1信號通路、腫瘤壞死因子(TNF)信號和ErbB信號被上調，而抗原加工和呈遞、吞噬作用和細胞間粘附被下調（圖3）。

圖3 單核細胞亞群的擬時序分析

總結

總的來說，本研究利用單細胞測序技術，對不同感染進程的COVID-19患者的PBMCs進行研究，發現了特異性的單核細胞群體（Mono 0 和Mono 5 ），其基因表達模式發現該兩群細胞表現出促纖維化和促炎癥的特征，可作為重癥患者的潛在早期預測標志物，為更好地了解COVID-19的致病機制提供了新思路。

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