IF 9.5，两周见刊！博士师兄和我说这篇就是热点“全家桶”，铁死亡+巨噬细胞+多组学+孟德尔，看完我默默打开了电脑完善课题- 大数跨境

IF 9.5，两周见刊！博士师兄和我说这篇就是热点“全家桶”，铁死亡+巨噬细胞+多组学+孟德尔，看完我默默打开了电脑完善课题

生信日报

2025-03-26

今天师兄给我看了一篇号称是热点全家桶的文章，本来我还在想能有多少个热点，没想到铁死亡、巨噬细胞、单细胞RNA测序和孟德尔随机化都来了，小记者忍不住赶紧也来和大家分享一下。

今天分享的这篇是由南方医科大学团队发表在Biomark Res杂志上的题为：Single-cell multi-omics analysis identifies SPP1+ macrophages as key drivers of ferroptosis-mediated fibrosis in ligamentum flavum hypertrophy的论文，旨在通过单细胞多组学分析确定SPP 1+巨噬细胞是黄韧带肥大中铁死亡介导的纤维化的关键驱动因素。结合scRNA-seq、bulk RNA-seq、MR及实验验证，系统解析了黄韧带肥大（LFH）的细胞异质性和分子机制。通过MR分析首次证实铁代谢紊乱与腰椎管狭窄（SCS）的因果关系，揭示其是LFH的关键风险因素。这种干湿结合+多热点（铁死亡、巨噬细胞）的经典研究思路，逻辑清晰，用于国自然申请再合适不过了。这么优秀的思路，大家赶紧码住，课题千千万，适合你的才是最好的！想做方案设计和数据分析的朋友直接滴滴小记者即可~

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期刊：Biomark Res（IF 9.5)

日期：2025.2.25

研究背景

腰椎管狭窄症的发病机制是多因素的，其中，黄韧带肥厚（LFH）被广泛认为是椎管狭窄和随后的脊柱疾病发展的关键病因。成纤维细胞及其分化的肌成纤维细胞被认为是LF组织的主要细胞成分。因此在这项研究中，作者采用scRNA-seq对LF样本进行多组学分析。

研究思路

1.全面的scRNA-seq分析揭示了人类LF组织的细胞景观

作者依据scRNA-seq的结果，对21301个细胞进行了UMAP分析，成功鉴定出16种主要的细胞类型。在LFH组里，成纤维细胞和肌成纤维细胞所占的比例显著上升，这一现象提示它们或许参与了黄韧带的修复以及纤维化进程。

2.铁死亡对LFH的风险影响

作者借助组织学染色与TEM观察发现，在LFH组中，胶原纤维的数量显著增多，而弹性纤维则明显减少，并且线粒体呈现出显著的铁死亡特征。相关评分结果显示，LFH组的活性氧（ROS）评分和脂质代谢评分均较高。

随后，作者开展孟MR分析，将“铁代谢紊乱”设为暴露因素，“SCS”设为结果变量。分析结果表明，二者存在显著的正相关性，这意味着铁死亡有可能是LFH发展的潜在风险因素。

3.成纤维细胞亚群的定义和功能差异突出了铁死亡和LF纤维化之间的显著关联

作者进一步针对成纤维细胞的scRNA结果展开分析。通过UMAP分析可知，成纤维细胞和肌成纤维细胞被划分为8个亚群。后对每个亚群中排名前50个DEGs进行GO分析，从而揭示出相关基因的表达强度情况。

4.伪时间分析揭示了LFH成纤维细胞亚群的细胞发育轨迹

随后，作者针对成纤维细胞亚群开展了发育轨迹分析。结果显示，在LFH的发展进程中，成纤维细胞具备向肌成纤维细胞以及软骨生成成纤维细胞分化的能力。并且，随着这一过程的推进，促铁死亡相关基因的表达水平呈上升趋势。这一现象表明铁死亡发挥着关键作用。

随后，作者采用scRNA、IHC以及WB实验，对铁死亡相关基因和纤维化标志物在LFH中的表达变化进行了进一步验证。揭示铁死亡有可能通过调控成纤维细胞的代谢状态，推动LFH的纤维化发展进程。

5.综合分析揭示巨噬细胞和成纤维细胞之间的显著关联

借助转录组分析筛选出711个DEG，通过GSEA发现，这些差异表达基因主要在纤维化、铁与脂质代谢、免疫以及巨噬细胞相关通路中呈现显著富集状态。进一步开展BayesPrism分析后发现，巨噬细胞或许能够通过对成纤维细胞活性以及铁代谢进行调节，从而推动LFH的纤维化发展进程。

6.单核吞噬系统谱系分析揭示了在LFH中富集SPP1+ Mac的潜在功能

随后，作者基于scRNA结果，对LFH中SPP1+ Mac亚群的特征展开了深入分析。研究结果显示，在该亚群中，SPP1和C1QA均呈现高表达状态。并且，在LFH组里，SPP1+ Mac亚群的数量和所占比例均显著上调。此亚群具有抗炎表型，同时在纤维化以及铁代谢相关通路中表现出显著的富集特征。

7.解读LFH纤维化微环境中多个细胞系之间复杂的相互作用

最后，作者经研究发现，在LFH组中，细胞间相互作用的数量明显增多，且相互作用的强度也显著增强。其中，SPP1+ Mac亚群主要借助SPP1 - CD44轴与成纤维细胞产生相互作用。

文章小结

作者的研究结果表明，SPP 1+Mac可能通过SPP 1-CD 44轴调节高铁评分FB中的铁死亡而促进LFH纤维化。这项研究增强了我们对LFH进展的细胞和分子机制的理解，可能改善早期诊断策略并确定新的治疗靶点。整体看下来，逻辑清晰，是一篇非常值得学习的文章。有想法的小伙伴们可以来找小记者设计你们的专属方案或标书设计、定制生信分析~想要自己进行组学分析的小伙伴也可以使用小记者这里的生信服务器为大家的分析运行提速！