张泽民团队的单细胞研究把T细胞分的如此清楚

在教程 CNS图表复现08—肿瘤单细胞数据第一次分群通用规则,这个第一次分群规则是 :

  • immune (CD45+,PTPRC),
  • epithelial/cancer (EpCAM+,EPCAM),
  • stromal (CD10+,MME,fibo or CD31+,PECAM1,endo)

    然后呢,第二次分群的 上皮细胞可以细分恶性与否,免疫细胞呢细分可以成为: B细胞,T细胞,巨噬细胞,树突细胞等等。但实际上每个免疫细胞亚群仍然可以继续精细的划分,这个时候就有3条路线了:
  • 首先仍然是传统生物学亚群,比如CD4或者CD8的T细胞,M1和M2的巨噬细胞,iCAFs和mCAFs,这个主要是落脚点在临床意义。
  • 其次是直接顺序编号的C1,C2,C3等等,比如:你要的rmarkdown文献图表复现全套代码来了(单细胞)
  • 最后是无限二分法,比如:BRCA1和BRCA2基因敲除小鼠的单细胞转录组 就是根据一些关键基因的高低表达很粗暴的二分类而已,
    但第三次分群仍然不是终点,比如张泽民团队的单细胞研究把T细胞分的更夸张。文章的实验设计图里面可以很清楚的看到,研究者们就是专门针对CD4或者CD8的T细胞,首先就是流式筛选了这两群细胞进行后续分析:
    实验设计图
    全部的T细胞可视化如下,可以看到CD4与CD8的T细胞是有比较明显的界限的:
    CD4与CD8的T细胞是有比较明显的界限
    文章描述的是: t-distributed stochastic neighbour embedding (t-SNE) plot of 8,530 T cells from 12 patients with CRC showing 20 major clusters (8 for 3,628 CD8+ and 12 for 4,902 CD4+ T cells ;
    细胞亚群的生物学功能命名,以及各自的高表达量基因,也是在文章的表格里面列的清清楚楚 :
    image-20201124230825217
    确实是有点多啊,12个亚群 for 4,902 CD4+ T cells ;如下:
  • Tn—初始T细胞,T细胞家族的起点
  • Tm—记忆型T细胞,记住抗原以备不时之需
  • Tcm—中央记忆型T细胞,中央军,Tem的前体细胞,归巢到淋巴结接收刺激信号分化Tem
  • Tem—效应记忆型T细胞,组织常驻记忆T细胞,地方驻军
  • Tfh—滤泡辅助型T细胞
  • Tfr—滤泡调节型T细胞
  • Treg—调节型T细胞,免疫系统的刹车,肿瘤免疫逃逸的帮凶
  • Tex—耗竭型T细胞,被肿瘤细胞摧残的失活T细胞,有逆转可能
  • Th—辅助性T细胞(Helper T cells,Th),具有协助体液免疫和细胞免疫的功能
    而8个亚群 for 3,628 CD8+ ,也是N初始,CM中央记忆型,EM记忆型,EX耗竭型的功能分类。

    3大可视化方法

    首先是重点标记基因的表达量可视化,表达量高低以颜色深浅仍然是映射到了tSNE图,很容易看到不同细胞亚群高表达哪些基因。
    重点标记基因的表达量可视化
    然后是不同细胞亚群的多个高表达量基因的热图可视化:
    不同细胞亚群的多个高表达量基因的热图
    小提琴图可视化也有异曲同工之妙,如下:
    小提琴图
    还有doplot,featureplot都可以实现同样的效果, 我想应该是没有必要把这5种可视化方法集齐了,不然就有凑图的嫌疑了。
    既然每个细胞亚群都有自己特异的高表达量基因,首先可以对各自的基因集进行GO/KEGG等数据库的生物学功能基因集的超几何分布检验,然后也可以对单个细胞进行独立的GSEA分析,文章可视化如下:
    image-20201124231236330
    Gene set enrichment analysis (GSEA) showing the enrichment of proliferation-related pathways in CD8+ TEX cells (n = 3,628; false discovery rate < 0.01; labelled in red).

    NK细胞也是可以近乎无限的细分

    发表于2020年2月的文章:《Tissue Determinants of Human NK Cell Development, Function, and Residence.》,研究者们从60好受试者的多种器官通过流式分选NK细胞,如下:
    NK细胞文章流程图
    可以初步分成15个细胞亚群,(A) Force-directed plot showing the relationship between different NK cell communities identified by multi-dimensional analysis (data compiled from 5 donors). Each node is an aggregation of similar cells resulting from downsampling of data, and collection of similar colored nodes forms 15 distinct NK cell clusters.
    NK细胞的15个亚群
    同理,其它的免疫细胞是不是也可以这样近乎无限的细分呢?确实非常有意义吗,还是所谓的“内卷”呢?

    学徒作业

    查询其它免疫细胞亚群的精细分群文献,比如B细胞,巨噬细胞,树突细胞等等。
    记得仔细观察各个文献是如何描述细胞亚群和细胞状态的。

Comments are closed.