大家好，今天跟大家分享一篇题为题为 Single-cell spatio temporal analysis of the lungs reveals Slamfg* macro phages involved in viralcle arance and inflamm ation resolution（肺部单细胞时空分析揭示Slamfg*巨噬细胞参与病毒清除和炎症消退）肺损伤通常伴有病毒或细菌感染。研究报道了肺泡上皮细胞和巨噬细胞在损伤后肺组织再生中的生理作用。然而，免疫稳态在肺中的时空维持机制尚不清楚。
01
研究背景
肺部感染后肺如何实现免疫稳态尚不完全清楚。在这里，我们分析了叙利亚 SARS-CoV-2 感染仓鼠模型从严重肺炎中自然恢复 2 周期间肺部的时空变化。我们发现 SARS-CoV-2 感染多种细胞类型，并在早期导致大量细胞死亡，包括肺泡巨噬细胞。
我们鉴定了一组单核细胞衍生的 Slamf9 巨噬细胞，这些巨噬细胞是在 SARS-CoV-2 感染后诱导的，并且对 SARS-CoV-2 引起的损害具有抵抗力。Slamf9 巨噬细胞含有 SARS-CoV-2，募集 Isg12Cst7 中性粒细胞并与之相互作用以清除病毒。病毒清除后，Slamf9 巨噬细胞分化为 Trem2 和 Fbp1 巨噬细胞，有助于晚期炎症消退，最后补充肺泡巨噬细胞。
这些发现在 SARS-CoV-2 感染的 hACE2 小鼠模型中得到了验证，并被公开可用的人类尸检单细胞 RNA-seq 数据证实，证明了 Slamf9 巨噬细胞的潜在作用及其与中性粒细胞的协调在损伤后组织修复和炎症消退中的作用。
见图一
SARS-CoV-2 感染后多种细胞类型的特征。
图一
a 显示 17,149 个 SARS-CoV-2 RNA 阳性细胞分布的 UMAP 投影 （nv+，检测到的病毒阳性细胞总数）。
b 点图显示了病毒阳性细胞的相对比例和 79 个细胞亚群中病毒基因的表达。数据来自两只复制的仓鼠。
c 主要细胞类型中 SARS-CoV-2 基因的检出率。给定一个病毒基因 gv，则检出率定义为 g 数的比值v+细胞数转换为特定细胞类型的总细胞数，然后按 SARS-CoV-2 基因组中的基因长度进行标准化并乘以 106。
d 箱形图显示了 d2、d5 和 d7 处 9 个肺载玻片的不同细胞类型和病毒基因之间的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
见图二
SARS-CoV-2 感染在早期会导致肺驻留细胞大量死亡。
图二
a AM 和单核细胞/巨噬细胞的 UMAP 投影显示 15 个细胞亚群。
b 定义关键组织驻留 AM 和单核细胞/巨噬细胞亚群的选定基因的表达。
c AM 和单核细胞/巨噬细胞亚群的时间分布。Ro/e > 1，富集;Ro/e < 1，耗竭。
d AM-Cd36 中 SARS-CoV-2 基因的检出率。给定一个病毒基因 gv，则检出率定义为 g 数的比值v+细胞数转换为特定细胞类型的总细胞数，然后按 SARS-CoV-2 基因组中的基因长度进行标准化并乘以 106。
e AM-Cd36 中病毒阳性和病毒阴性细胞之间差异表达基因的火山图 （截断：（|日志2FC|> 0.5，Padj < 0.05））。
f 病毒阳性 AM-Cd36 中富含上调基因的基因本体论 （GO） 术语。与细胞死亡相关的 GO 术语用虚线表示。
g 细胞死亡相关基因（死亡信号）和 AM 的空间分布，由 d2 处的三个肺切片表示。比例尺，2 mm. h 箱线图显示每个时间点 9 张肺载玻片的 AM-Cd36 和增殖的 AM-Cd36 在总 Stereo-seq bin80 bins 中的比例。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。Kruskal-Wallis 测试。
i 病毒基因和死亡信号的空间分布，由 d2 处的三个肺切片表示。比例尺，2 mm。
j 箱线图显示了不同细胞类型和死亡相关基因在 d0、d2、d5 和 d7 的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。
见图三
SARS-CoV-2 诱导的 Slamf9 巨噬细胞生成以进行病毒清除。
图三
a 每个时间点 Slamf9 巨噬细胞总数、病毒阳性 Slamf9 巨噬细胞的比例及其在病毒阳性细胞总数中的比例。
b 左图，条形图显示了通过 scRNA-seq 在两只复制仓鼠中检测到的 Slamf9 巨噬细胞和增殖的 Slamf9 巨噬细胞在总肺细胞中的比例。右图显示每个时间点 9 张肺载玻片的 Slamf9 巨噬细胞和增殖的 Slamf9 巨噬细胞在总 Stereo-seq bin80 bins 中的比例。数据表示为平均 ± SEM （n = 每个时间点 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。Kruskal-Wallis 测试。
c 免疫荧光染色检测 SARS-CoV-2 感染前后 hACE2 小鼠肺切片的代表性图像。SLAMF9 、 SPP1 和 CD68 在 d0 和 d7 位点。SLAMF9SPP1巨噬细胞用箭头表示。比例尺，50 μm。
d 箱线图显示了 d2、d5 和 d7 处 9 个肺载玻片的不同细胞类型与 Slamf9 巨噬细胞之间的空间相关性。数据表示为 SEM ±平均值（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
e Slamf9 巨噬细胞、增殖的 Slamf9 巨噬细胞和嗜神经粒细胞亚群之间的代表性相互作用途径。和弦的起始代表源亚群，和弦的结尾代表目标亚群。
f 代表性配对配体-受体基因的空间表达，以 d7 处的肺切片为代表。比例尺，2 mm。
见图四
Isg12Cst7 嗜中性粒细胞积累以消除病毒。
图四
a 显示 15 个中性粒细胞亚群的 UMAP 投影。
b 点图显示了定义不同中性粒细胞亚群的特征基因的表达。
c 病毒阳性中性粒细胞的每个细胞亚群在 d2、d5 和 d7 中病毒阳性细胞总数中的比例。
d UMAP 投影显示了识别 acNeu-Isg12-CST7 亚群的特征基因的表达。
e 病毒基因和不同中性粒细胞亚型的空间分布，由 d7 处的肺切片表示。比例尺，2 mm。
f 箱形图显示病毒基因和不同中性粒细胞亚型的相关性。数据表示为平均 ± SEM （n = 每个时间点 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。两组间统计分析采用双侧 Student t 检验进行。
见图五
SARS-CoV-2 清除后肺中 Trem2 和 Fbp1 巨噬细胞的富集。
图五
a CellRank 基于 d7 和 d14 的单核细胞/巨噬细胞 scRNA-seq 数据的细胞命运推断分析。
b 箱线图显示了每个时间点 9 张肺载玻片的 Stereo-seq bin80 箱中 Trem2 AM、Fbp1 AM 和增殖的 Fbp1 AM 的比例。数据表示为平均 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。Kruskal-Wallis 测试。
c AM 亚群的 RNA 速度分析。箭头表示状态转换的可能方向。
d 箱线图显示了 d14 时 9 个肺载玻片的不同细胞类型与 Fbp1 AM 之间的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同组的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
e、f 免疫荧光染色检测 SARS-CoV-2 感染前后 hACE2 小鼠肺切片的代表性图像。TREM2 和 CD68 在 d0 和 d14 （e）;FBP1 和 CD68 在 d0 和 d14 （f）。TREM2 或 FBP1 巨噬细胞用箭头表示。比例尺，50 μm。
g 显示 SLAMF9SPP1、TREM2、FBP1、FBP1MKI67 和 MARCOCD36TREM2 比例的箱线图–FBP1–对照 （n = 8） 和 COVID-19 患者 （n = 5） 的人肺尸检样本 scRNA-seq 数据中 CD68 巨噬细胞中的巨噬细胞。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。数据表示为均值 ± SEM。
02
研究结论
综上所述，本研究以单细胞分辨率模型描绘了仓鼠 SARS-CoV-2 感染肺免疫稳态的时空动力学，并表征了涵盖从病毒感染、组织损伤、免疫浸润、病毒清除到炎症消退和组织修复全过程的细胞和分子事件。Slamf9 巨噬细胞亚群 SARS-CoV-2 感染的鉴定为精确了解肺损伤、病毒清除、炎症消退和免疫稳态的机制提供了可行的假设，这对开发抗病毒疗法具有重要意义。我们的 scRNA-seq 和 Stereo-seq 数据的丰富信息为了解肺免疫稳态和未来开发抗病毒疗法提供了全面而有洞察力的资源。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
01
研究背景
肺部感染后肺如何实现免疫稳态尚不完全清楚。在这里，我们分析了叙利亚 SARS-CoV-2 感染仓鼠模型从严重肺炎中自然恢复 2 周期间肺部的时空变化。我们发现 SARS-CoV-2 感染多种细胞类型，并在早期导致大量细胞死亡，包括肺泡巨噬细胞。
我们鉴定了一组单核细胞衍生的 Slamf9 巨噬细胞，这些巨噬细胞是在 SARS-CoV-2 感染后诱导的，并且对 SARS-CoV-2 引起的损害具有抵抗力。Slamf9 巨噬细胞含有 SARS-CoV-2，募集 Isg12Cst7 中性粒细胞并与之相互作用以清除病毒。病毒清除后，Slamf9 巨噬细胞分化为 Trem2 和 Fbp1 巨噬细胞，有助于晚期炎症消退，最后补充肺泡巨噬细胞。
这些发现在 SARS-CoV-2 感染的 hACE2 小鼠模型中得到了验证，并被公开可用的人类尸检单细胞 RNA-seq 数据证实，证明了 Slamf9 巨噬细胞的潜在作用及其与中性粒细胞的协调在损伤后组织修复和炎症消退中的作用。
见图一
SARS-CoV-2 感染后多种细胞类型的特征。
图一
a 显示 17,149 个 SARS-CoV-2 RNA 阳性细胞分布的 UMAP 投影 （nv+，检测到的病毒阳性细胞总数）。
b 点图显示了病毒阳性细胞的相对比例和 79 个细胞亚群中病毒基因的表达。数据来自两只复制的仓鼠。
c 主要细胞类型中 SARS-CoV-2 基因的检出率。给定一个病毒基因 gv，则检出率定义为 g 数的比值v+细胞数转换为特定细胞类型的总细胞数，然后按 SARS-CoV-2 基因组中的基因长度进行标准化并乘以 106。
d 箱形图显示了 d2、d5 和 d7 处 9 个肺载玻片的不同细胞类型和病毒基因之间的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
见图二
SARS-CoV-2 感染在早期会导致肺驻留细胞大量死亡。
图二
a AM 和单核细胞/巨噬细胞的 UMAP 投影显示 15 个细胞亚群。
b 定义关键组织驻留 AM 和单核细胞/巨噬细胞亚群的选定基因的表达。
c AM 和单核细胞/巨噬细胞亚群的时间分布。Ro/e > 1，富集;Ro/e < 1，耗竭。
d AM-Cd36 中 SARS-CoV-2 基因的检出率。给定一个病毒基因 gv，则检出率定义为 g 数的比值v+细胞数转换为特定细胞类型的总细胞数，然后按 SARS-CoV-2 基因组中的基因长度进行标准化并乘以 106。
e AM-Cd36 中病毒阳性和病毒阴性细胞之间差异表达基因的火山图 （截断：（|日志2FC|> 0.5，Padj < 0.05））。
f 病毒阳性 AM-Cd36 中富含上调基因的基因本体论 （GO） 术语。与细胞死亡相关的 GO 术语用虚线表示。
g 细胞死亡相关基因（死亡信号）和 AM 的空间分布，由 d2 处的三个肺切片表示。比例尺，2 mm. h 箱线图显示每个时间点 9 张肺载玻片的 AM-Cd36 和增殖的 AM-Cd36 在总 Stereo-seq bin80 bins 中的比例。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。Kruskal-Wallis 测试。
i 病毒基因和死亡信号的空间分布，由 d2 处的三个肺切片表示。比例尺，2 mm。
j 箱线图显示了不同细胞类型和死亡相关基因在 d0、d2、d5 和 d7 的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。
见图三
SARS-CoV-2 诱导的 Slamf9 巨噬细胞生成以进行病毒清除。
图三
a 每个时间点 Slamf9 巨噬细胞总数、病毒阳性 Slamf9 巨噬细胞的比例及其在病毒阳性细胞总数中的比例。
b 左图，条形图显示了通过 scRNA-seq 在两只复制仓鼠中检测到的 Slamf9 巨噬细胞和增殖的 Slamf9 巨噬细胞在总肺细胞中的比例。右图显示每个时间点 9 张肺载玻片的 Slamf9 巨噬细胞和增殖的 Slamf9 巨噬细胞在总 Stereo-seq bin80 bins 中的比例。数据表示为平均 ± SEM （n = 每个时间点 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。Kruskal-Wallis 测试。
c 免疫荧光染色检测 SARS-CoV-2 感染前后 hACE2 小鼠肺切片的代表性图像。SLAMF9 、 SPP1 和 CD68 在 d0 和 d7 位点。SLAMF9SPP1巨噬细胞用箭头表示。比例尺，50 μm。
d 箱线图显示了 d2、d5 和 d7 处 9 个肺载玻片的不同细胞类型与 Slamf9 巨噬细胞之间的空间相关性。数据表示为 SEM ±平均值（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同时间点的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
e Slamf9 巨噬细胞、增殖的 Slamf9 巨噬细胞和嗜神经粒细胞亚群之间的代表性相互作用途径。和弦的起始代表源亚群，和弦的结尾代表目标亚群。
f 代表性配对配体-受体基因的空间表达，以 d7 处的肺切片为代表。比例尺，2 mm。
见图四
Isg12Cst7 嗜中性粒细胞积累以消除病毒。
图四
a 显示 15 个中性粒细胞亚群的 UMAP 投影。
b 点图显示了定义不同中性粒细胞亚群的特征基因的表达。
c 病毒阳性中性粒细胞的每个细胞亚群在 d2、d5 和 d7 中病毒阳性细胞总数中的比例。
d UMAP 投影显示了识别 acNeu-Isg12-CST7 亚群的特征基因的表达。
e 病毒基因和不同中性粒细胞亚型的空间分布，由 d7 处的肺切片表示。比例尺，2 mm。
f 箱形图显示病毒基因和不同中性粒细胞亚型的相关性。数据表示为平均 ± SEM （n = 每个时间点 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。两组间统计分析采用双侧 Student t 检验进行。
见图五
SARS-CoV-2 清除后肺中 Trem2 和 Fbp1 巨噬细胞的富集。
图五
a CellRank 基于 d7 和 d14 的单核细胞/巨噬细胞 scRNA-seq 数据的细胞命运推断分析。
b 箱线图显示了每个时间点 9 张肺载玻片的 Stereo-seq bin80 箱中 Trem2 AM、Fbp1 AM 和增殖的 Fbp1 AM 的比例。数据表示为平均 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。Kruskal-Wallis 测试。
c AM 亚群的 RNA 速度分析。箭头表示状态转换的可能方向。
d 箱线图显示了 d14 时 9 个肺载玻片的不同细胞类型与 Fbp1 AM 之间的空间相关性。数据表示为均值 ± SEM（每个时间点 n = 9 张幻灯片）。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。进行 Kruskal-Wallis 检验以计算不同组的 P 值。执行 Pearson 相关以计算每张幻灯片内所有点的 P 值。黑点：P < 0.05;灰色圆点：P ≥ 0.05。红色虚线表示相关值 0。
e、f 免疫荧光染色检测 SARS-CoV-2 感染前后 hACE2 小鼠肺切片的代表性图像。TREM2 和 CD68 在 d0 和 d14 （e）;FBP1 和 CD68 在 d0 和 d14 （f）。TREM2 或 FBP1 巨噬细胞用箭头表示。比例尺，50 μm。
g 显示 SLAMF9SPP1、TREM2、FBP1、FBP1MKI67 和 MARCOCD36TREM2 比例的箱线图–FBP1–对照 （n = 8） 和 COVID-19 患者 （n = 5） 的人肺尸检样本 scRNA-seq 数据中 CD68 巨噬细胞中的巨噬细胞。中心线，中位数;框边界、第一和第三个四分位数;须线，四分位距的 1.5 倍。数据表示为均值 ± SEM。
02
研究结论
综上所述，本研究以单细胞分辨率模型描绘了仓鼠 SARS-CoV-2 感染肺免疫稳态的时空动力学，并表征了涵盖从病毒感染、组织损伤、免疫浸润、病毒清除到炎症消退和组织修复全过程的细胞和分子事件。Slamf9 巨噬细胞亚群 SARS-CoV-2 感染的鉴定为精确了解肺损伤、病毒清除、炎症消退和免疫稳态的机制提供了可行的假设，这对开发抗病毒疗法具有重要意义。我们的 scRNA-seq 和 Stereo-seq 数据的丰富信息为了解肺免疫稳态和未来开发抗病毒疗法提供了全面而有洞察力的资源。
好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。
