7月，小編為大家解析的單細胞測序發現肝癌（HCC）炎癌轉化機制的文章在業內引起了一波轟動（烈冰助力發表免疫頂刊Immunity第一彈~詳情戳這里），8月，烈冰用戶再次傳來好消息，Immunity重磅呈現第二彈——硒在炎癥性腸炎（IBD）中誘導T細胞分化中的關鍵作用。

2021年8月2日，浙江大學生命科學研究院靳津課題組和浙江大學醫學院附屬邵逸夫醫院曹倩課題組（博士研究生黃靈潔、毛信韜和東南大學副研究員李異媛為本文的共同第一作者）合作在Immunity（IF=31.745）發表題為Multiomic analyses reveal a critical role of selenium in controlling T cell differentiation in Crohn’s disease 的文章。

烈冰生物參與了本研究的單細胞數據分析工作。下面，我們跟隨大佬步伐，一起了解下本文研究思路和數據分析過程。

01 樣本信息

實驗分組：健康人(n=3)，克羅恩病（Crohn’s disease, CD n=6)，潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis, UC n=6)患者的結腸活檢組織

單細胞捕獲平臺：10X Genomics

細胞數量：63,314 CD45+ 免疫細胞

02 技術手段

流式細胞分選

單細胞轉錄組測序

液相-色譜分析LC-MS

細胞內細胞因子染色ICS

RNA-seq

模型構建

臨床評價

03 單細胞分析工具應用

細胞類型鑒定

subCluster分析

差異基因表達分析

細胞通訊分析

04 結果分析

1.IBD患者結腸免疫細胞類型鑒定

利用單細胞測序技術，作者從15個樣本中共獲得了63314個CD45+免疫細胞，其中包括IBD特異性的細胞類型，為了進一步闡明免疫細胞群的異質性，作者將這些細胞劃分為CD4+T細胞、CD8+T細胞、B細胞、髓系細胞、自然殺傷(NK)細胞和固有淋巴細胞(ILCs)。對CD和UC患者的免疫細胞進行鑒定，發現了Th1-like細胞特異性的出現在CD患者中，Th17-like細胞特異性的出現在UC患者中。

2.CD４＋效應T細胞的分化

作者在研究中發現，CD和UC患者的結腸黏膜的免疫細胞組成存在一些差異，應用細胞通訊分析、差異基因和代謝組分析，進一步闡明CD4+效應T細胞在這兩種疾病中的極化機制，發現CD4+效應T細胞在CD和UC患者中表現的不同反應模式，并不是由于先天免疫細胞誘導的特異性細胞因子，可能是由于代謝組分的變化誘發T細胞的分化模式的不同。

3.含硒化合物調控T細胞的分化

作者利用代謝組分析對94個樣本（32個CD患者，32個UC患者和30個健康人）中的1994種代謝產物進行PCA分析，發現在CD和UC中存在92種和275種特異性變化的代謝物。對CD患者群體的不同定量代謝產物變化趨勢進行分析，發現油酸、鞘氨醇和琥珀腺苷與CD的嚴重程度呈正相關，而5-羥基吲哚乙酸（5-HIAA）、3-磷酸甘油酸和3'-磷酸腺苷硒酸呈負相關。

進一步利用體外實驗發現亞硒酸鹽在Th1細胞分化中起著關鍵作用，抑制Th1細胞的分化促進T細胞的增殖，且當添加硒元素時，CD患者的癥狀隨著硒元素濃度的增加而有所緩解，但其潛在機制有待進一步研究。

4.硒調控Th1細胞的分化機制

為了闡明硒調控Th1細胞的分化機制，作者對Th1細胞（亞硒酸鹽處理）進行代謝組學分析，發現差異代謝物主要是一些氨基酸和嘌呤，進一步的驗證發現，當用硒處理后，Th1細胞中和嘌呤相關的基因表達上調，差異表達基因主要集中在單碳和葉酸代謝過程中。

對亞硒酸鹽處理的Th0和Th1細胞進行蛋白組學分析，發現其促進了多種硒蛋白的表達，其中硒蛋白W（SELW）調控單碳代謝和嘌呤補救途徑，介導活性氧 (ROS)的清除，從而影響了Th1細胞分化。

5.體內實驗驗證亞硒酸鹽的作用

作者建立一個T細胞轉化誘導的結腸炎模型，發現硒的缺少會使得小鼠的體重顯著下降，結腸上皮細胞脫落。在補充硒的小鼠中，結腸的長度顯著增長，且體重無明顯下降，表明硒缺乏時，會加重結腸炎且使得Th1細胞數量的增加，即硒的存在可以緩解IBD的癥狀。接下來在臨床實驗中，患者通過口服亞硒酸鈉發現臨床癥狀有緩解，Th1細胞介導的免疫被抑制。

總結：

該合作團隊利用單細胞轉錄組測序和代謝組分析，系統解析了CD和UC患者的腸道免疫細胞圖譜及代謝改變，闡明了CD結腸中獨特的代謝改變塑造局部黏膜免疫應答模式的機制。補充硒制劑有望通過抑制Th1細胞分化來緩解CD腸道炎癥。此研究為IBD免疫-代謝機制的發現提供了一種新思路，對于全面理解CD和UC的發病機制差異、開發靶向特定疾病的治療策略有重要的價值。

烈冰生物具備全套單細胞分選平臺，為您提供完整的單細胞轉錄組測序全服務流程，涉及各種類型樣本制備、完善的實驗質控流程、個性化的數據分析。

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