你离在science发表文章还差4个单细胞数据项目

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有粉丝来信咨询了一个Science . 2023 July的文章：《Recruited macrophages elicit atrial fibrillation》的一个数据分析细节，让我注意到了这个文章蛮有意思，正文里面就4张图，而且恰好对应它的4个单细胞数据项目，都放在GSE224959数据集里面，让我们一个个来看看。

首先是病人和对照的两分组数据

文章关心的是Atrial fibrillation (AFib) 这个疾病，纳入了病人样品和对照样品， 如下所示：

GSM5919340 Human_control_1
GSM5919341 Human_control_2
GSM5919342 Human_control_3
GSM5919343 Human_control_4
GSM5919344 Human_control_5
GSM5919345 Human_MR+AF_1
GSM5919346 Human_MR+AF_2
GSM5919347 Human_MR+AF_3
GSM5919348 Human_MR+AF_4
GSM5919349 Human_MR+AF_5
GSM5919350 Human_MR+AF_6
GSM5919351 Human_MR+AF_7

主要是关心的是noncardiomyocyte，可以分成6大类：

  • lymphocytes,
  • mononuclear phagocytes and dendritic cells (MP/DCs),
  • endothelial cells,
  • fibroblasts,
  • mural cells,
  • neutrophils

如下所示的第一层次降维聚类分群：

第一层次降维聚类分群

这个单细胞数据集仅仅是开胃菜啦，从上面可以看到 (AFib) 这个疾病的0群，就是 (MP/DCs),群是显著的增多啦！所以接下来几乎全部的分析都是关心这个 (MP/DCs)群在 (AFib) 这个疾病和对照的表达量差异：

这个 (MP/DCs),群的表达量差异

数据分析可以发现 (AFib) 这个疾病的这个 (MP/DCs),群的很多细节，但是没有动物模型，肯定是差点意思，没办法发在science上面。

然后是小鼠模型数据

配合这个文章的疾病背景，选择的是a mouse model that combined hypertension, obesity, and mitral valve regurgitation (HOMER)

首先看的是 left atrial tissues dissected from four HOMER mice and four control animals

GSM5919352 Mouse_sham_1
GSM5919353 Mouse_sham_2
GSM5919354 Mouse_sham_3
GSM5919355 Mouse_sham_4
GSM5919356 Mouse_HOMER_1
GSM5919357 Mouse_HOMER_2
GSM5919358 Mouse_HOMER_3
GSM5919359 Mouse_HOMER_4

同样的，第一层次降维聚类分群，可以看到这个 (MP/DCs),群也是在疾病组里面比例上升：

(MP/DCs),群也是在疾病组里面比例上升

因为心脏是人体最重要的器官之一，它由四个主要的腔室组成：两个心房（左心房和右心房）和两个心室（左心室和右心室）。

  • 左心房（Left Atrium）
  • 右心房（Right Atrium）
  • 左心室（Left Ventricle）
  • 右心室（Right Ventricle）

而研究者关心的是Atrial fibrillation (AFib) 这个疾病，房颤（Atrial Fibrillation，简称AFib）是一种常见的心律失常，它会导致心脏的上部腔室（心房）出现不规则的、快速的心跳。在房颤中，心房的电信号不规则，导致心房肌不协调地收缩，产生心跳不规则或不同步的情况。

前面的研究都是在心房，所以有必要看看心室是不是也有同样的规律。

小鼠模型的心室单细胞数据

上面看的是 left atrial tissues ，然后作者又看了看 left ventricular myocardium

GSM7053992 Mouse_sham_LV_1
GSM7053993 Mouse_sham_LV_2
GSM7053994 Mouse_sham_LV_3
GSM7053995 Mouse_sham_LV_4
GSM7053996 Mouse_HOMER_LV_1
GSM7053997 Mouse_HOMER_LV_2
GSM7053998 Mouse_HOMER_LV_3
GSM7053999 Mouse_HOMER_LV_4

然后就发现了：

  • Unlike the atria, we observed no significant expansion of ventricular leukocyte frequencies in HOMER mice
  • Compared with ventricular cells, more genes changed in atrial myeloid cells and fibroblasts.

说明是了上面的人类数据和小鼠数据都是心房特异的规律，非常棒！

最后继续探索 (MP/DCs)群

其实mononuclear phagocytes and dendritic cells (MP/DCs), 里面主要是巨噬细胞啦，在人类里面主要是CXCL9 and SPP1的排他性的两分组，或者说是TREM2联合SPP1，去和FOLR2基因的排他性的两分组情况。

在小鼠里面不太一样，但是也基本上可以确定SPP1的重要性，所以作者构建了SPP1基因敲除小鼠，因为：

  • Given that Spp1 is among the most up-regulated macrophage genes in AFib, we examined

the causal role of this matricellular protein.

GSM7036067 Mouse_C57BL/6_BMT_HOMER_1
GSM7036068 Mouse_C57BL/6_BMT_HOMER_2
GSM7036069 Mouse_Spp1-/-_BMT_HOMER_1
GSM7036070 Mouse_Spp1-/-_BMT_HOMER_2

不得不提的是很早之前我们就总结过，虽然虽然M1和M2的分类深入人心，但是在单细胞水平里面正确的做法可能是放弃M1和M2，详见：M1和M2的巨噬细胞差异就在CD86和CD163吗，很多单细胞文章都表明了巨噬细胞的M1和M2极化相关基因在单细胞水平是正相关，比如：

大部分情况下，M1和M2它们的界限并不是很清晰，而且在气泡图里面CD86和CD163的表达量也不是说在CD86和CD163里面互斥，仅仅是表达量的些微高低而已。

在这个science文章正文并没有show这个SPP1基因敲除小鼠的单细胞降维聚类分群，我自己下载表达量矩阵简单的处理了一下，可以看到 mononuclear phagocytes and dendritic cells (MP/DCs), 仍然是不少，也可以分组去展示，去差异分析，去高级分析：

image-20240305231608018

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