间充质细胞的细分亚群情况

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我在内皮细胞的细分亚群情况里面提到了，肿瘤微环境里面的stromal不仅仅是 fibro 和endo，还有周细胞和SMC，不过大多数情况下肿瘤样品里面的基质细胞并不多，所以不一定能细分清楚。其中内皮细胞主要是区分成为了淋巴内皮和血管内皮， 其中血管可以细分为动脉静脉和毛细血管：

  • lymphatic ECs (LECs; CCL21, PROX1).
  • arteries (HEY1, IGFBP3), capillaries (CD36, CA4), veins (ACKR1)

详见：内皮细胞细分亚群：

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而stromal里面除去内皮细胞外的主要是间充质细胞 (Mesenchymal Cells)，让我们一起看看它可以分成哪些吧！

平滑肌细胞 (Smooth Muscle Cells, SMCs)

  • 形态特征：具有纺锤形或长条形的形态，含有丰富的肌动蛋白和肌球蛋白，能够进行收缩。
  • 功能：主要存在于血管、肠道、呼吸道等处，负责这些器官的收缩和舒张，调节血流和器官运动。
  • 分子标记：表达平滑肌肌动蛋白（α-SMA）、平滑肌肌球蛋白重链（SM-MHC）等。

周细胞 (Pericytes)

  • 形态特征：呈星形或长条形，围绕在毛细血管周围。
  • 功能：为毛细血管提供支持和保护，参与血管稳定、修复和肿瘤血管生成的调节。
  • 分子标记：表达周细胞特异的蛋白如PDGFR-β（血小板衍生生长因子受体β）和NG2（也称为CSPCG4）。

成纤维细胞 (Fibroblasts)

  • 形态特征：通常是长条形或纺锤形，含有大量的内质网和高尔基体。
  • 功能：产生细胞外基质（ECM），参与伤口愈合和组织修复，也影响皮肤结构和功能。
  • 分子标记：表达成纤维细胞特异的蛋白如成纤维细胞表面蛋白（FSP1）和成纤维细胞激活蛋白（FAP）。

第一层次降维聚类分群往往是很难区分周细胞和平滑肌细胞

首先呢，很多肿瘤单细胞转录组数据集的第一层次降维聚类分群甚至都不需要得到周细胞和平滑肌细胞，就是除去了内皮细胞后就统称为成纤维细胞，因为成纤维细胞是热点，所以很多文章错误的把间充质细胞 (Mesenchymal Cells)这样的混合物命名为成纤维细胞，这个是历史遗留问题，无需翻旧账啦！而且第一层次降维聚类分群往往是很难区分周细胞和平滑肌细胞，虽然它们是可以跟成纤维细胞亚群区分开来，如下所示：

往往是很难区分周细胞和平滑肌细胞

上面的UMAP图来源于2024的阿兹海默症的单细胞转录组文章：《A single nuclear transcriptomic characterisation of mechanisms responsible for impaired angiogenesis and blood-brain barrier function in Alzheimer’s disease》，文章说的很清楚： To distinguish PC from SMC nuclei, we re-clustered the EC, FB and vascular mural cell (PC and SMC) nuclei from the total dataset,

也就是说，把间充质细胞 (Mesenchymal Cells)这样的混合物取子集，然后进行第二层次的降维聚类分群，如下所示：

第二层次的降维聚类分群

最后是：The total dataset included 70537 EC, 20885 FB, 9594 PC and 971 SMC nuclei.

特异性基因列表

这个时候可以直接使用文章给出来了的特异性基因列表，如下所示：

特异性基因列表

如果是我们在第一层次降维聚类分群的Seurat对象里面使用低分辨率来可视化上面的热图里面的特异性基因，往往是效果并不好：

cg=c('FLT1','CLDN5','NOSTRIN','IF127','VWF','PECAM1','NES','PDGFRA','DCN','COL3A1','COL5A1','COL8A2','COL12A1','MMP2','COL6A1','COL1A1','ANPEP','RGS5','GRM8','ZIC1','NR2F2','CSPG4','PDGFRB','ABCC9','S1PR3','ACTA2','TAGLN','MYLK','MYH11')
DotPlot(sce.all.int, 
 features = cg,
 group.by = 'RNA_snn_res.0.1',
 scale = T,assay='RNA' ) +
 theme(axis.text.x=element_text(angle=45,hjust = 1))

可以很明显的看到，确实是成纤维细胞和内皮细胞亚群在第一层次降维聚类分群很容易凸显出来，但是周细胞和平滑肌细胞会混杂，而且会混入到成纤维单细胞亚群里面：

使用低分辨率来可视化上面的热图里面的特异性基因

这个时候并不是简单的提高分辨率就能解决问题，需要针对间充质细胞 (Mesenchymal Cells)这样的混合物取子集，然后进行第二层次的降维聚类分群。其实在早期的内皮细胞细分亚群我们就给出来了这些基因和亚群的对应关系：

library(ggplot2) 
genes_to_check =list(
 CM=c("TTN","MYH7","MYH6","TNNT2") ,
 EC=c("VWF", "IFI27", "PECAM1","MGP"),
 FB=c("DCN", "C7" ,"LUM","FBLN1","COL1A2"),
 MP=c("CD163", "CCL4", "CXCL8","PTPRC"),
 SMC=c("ACTA2", "CALD1", "MYH11"),
 Tc=c("CD3D","CD3E"),
 peric=c("ABCC9","PDGFRB","RGS5")
)
genes_to_check = lapply(genes_to_check,function(x){
 unique( c(str_to_title(x),str_to_upper(x)))
} )
p_all_markers=DotPlot(sce.all.int, 
 features = genes_to_check,
 group.by = 'RNA_snn_res.0.1',
 scale = T,assay='RNA' ) +
 theme(axis.text.x=element_text(angle=45,hjust = 1))
p_all_markers
​

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