7+ 如何利用单细胞测序数据集发高分文章

背景：

宫颈癌 (CC) 是全球女性最常见的恶性肿瘤之一，占所有女性癌症死亡人数的 7.5%，它的特点是一种自然的连续现象，即在HPV感染初期，发展为上皮内瘤变，然后发展为侵袭转移。

方法：

1.scRNA-Seq 数据处理、质量控制和数据标准化；

2.细胞聚类和降维和细胞类型的鉴定；

3.DEG 和 GSVA分析；

4.使用 Monocle 2轨迹分析；

5.功能模块分数的计算；

6.使用pySCENIC分析转录因子；

7.使用 CellPhoneDB进行细胞间相互作用网络分析；

8.TCGA-CESC 数据用于评估源自特定细胞簇的单个基因或基因组的预后影响。

scRNA 测序揭示了 CC 进展过程中的免疫景观

3个正常宫颈，高级别上皮内瘤变 (HSIL)2个，宫颈癌4个和转移性淋巴结1个的10x数据。通过Seurat的单细胞分析流程，使用 t 分布随机邻域嵌入（t-SNE）降维可视化。分析不同组织类型的细胞数量的变化趋势。

不同病变组织的 NK/T 细胞单细胞表达谱的表征

  对NK/T 细胞的转录组谱进行了亚聚类。比较了不同组之间的 CD8、CD4 和 NK 细胞的数量，结果表明HSIL阶段的病变可以激活免疫反应。GSVA分析显示HSIL组织中T细胞受体信号通路高度富集、白细胞跨内皮迁移、B/NK/T细胞活化。HSIL 中免疫相关基因的高表达表现出保护功能，同时与肿瘤组织中的较差预后相关。为了评估每个细胞簇的潜在功能并确认 CC 进展过程中每个阶段的免疫状态，我们使用 AddModuleScore 函数计算了细胞簇的功能模块得分。

HSIL、肿瘤和转移性淋巴结组织中NK/T细胞的不同免疫状态

  我们根据每个阶段的细胞数量量化了组织富集，并探索了肿瘤浸润的 CD8+ T 细胞中的动态免疫状态和细胞转变。同时，GSVA进一步鉴定了不同簇间NK/T细胞的生物学功能差异。然后，我们使用 Monocle2 进行伪时间轨迹分析，根据其表达和转换曲线对每个 CD8+ T 细胞沿轨迹进行排序。

研究表明 HSIL 是一种低激活免疫状态（先天免疫），其特征是组织驻留记忆 CD8 T 细胞的高度浸润。肿瘤呈现免疫抑制状态，其特征是耗尽的CD8 T细胞浸润。转移性淋巴结免疫反应激活程度低，表现为效应记忆CD8+T细胞和细胞毒性CD8+T细胞，提示免疫反应处于早期激活阶段。

不同病变组织骨髓细胞的表征

   对所有骨髓细胞进行了无监督聚类。然后，我们比较了不同病变中 DCs 和巨噬细胞的数量。GSVA显示HSIL与TNF信号通路、VEGF信号通路、T/B细胞受体信号通路和T细胞细胞因子产生的高富集有关。通过使用相关基因组计算 M1 和 M2 特征以及促炎和抗炎评分以及免疫监视和免疫逃逸，在肿瘤组织中观察到显性的 M2 样表型（被认为具有促癌作用），以及 HSIL 中的 M1 样表型（被认为具有抗癌作用），与肿瘤中的巨噬细胞相比，HSIL 中的巨噬细胞表现出更高的抗炎和促炎评分。

HSIL与肿瘤巨噬细胞类型的差异

  我们比较了两种巨噬细胞之间的差异。GO分析证实肿瘤巨噬细胞具有高度富集的免疫效应过程、中性粒细胞活化、对IF-γ的细胞反应和中性粒细胞活化（图S8A），而HSIL巨噬细胞与脂多糖反应、中性粒细胞迁移、粒细胞趋化性和中性粒细胞趋化性相关。然后，我们使用 Monocle2 根据它们的表达式和过渡曲线进行伪时间轨迹分析。

不同病变组织中B细胞的转录特征

  B细胞对TME的免疫调节影响很大，与肿瘤患者的总体生存率密切相关。我们比较了不同病变中滤泡B和浆细胞的具体功能特征。值得注意的是，在 HSIL 组织中，滤泡 B 细胞表现出高度的化学致癌作用、自然杀伤细胞介导的细胞增殖和 B 细胞受体信号通路的功能富集。

HSIL、肿瘤和淋巴结中的复杂细胞间通信网络

  为了系统地阐明复杂的细胞反应，我们试图绘制配体-受体通讯网络，以更好地了解 HSIL、肿瘤和淋巴结中的细胞行为和对邻近细胞的反应。然后，我们比较了三组之间 MHC 分子、趋化因子、免疫受体、免疫刺激剂和免疫检查点的相互作用。

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