單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在纖維化疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

[摘要]纖維化疾病是由異常的損傷修復(fù)反應(yīng)引起的病理改變，通常表現(xiàn)為間質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積，導(dǎo)致組織器官結(jié)構(gòu)破壞和功能喪失，是許多疾病致殘、致死的主要原因。單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)出現(xiàn)之前，對(duì)纖維化疾病的研究主要局限于組織層面及細(xì)胞的平均狀況，缺乏單一細(xì)胞水平的研究，在揭示細(xì)胞異質(zhì)性或疾病相關(guān)細(xì)胞類型方面還存在很多局限性，這可能是纖維化疾病發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明的重要原因。本文對(duì)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在纖維化疾病中的最新研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié)和評(píng)述，從單個(gè)細(xì)胞層面鑒別纖維化疾病間質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)性和細(xì)胞亞型及其發(fā)揮的作用，以期為纖維化疾病發(fā)病機(jī)制的深入研究提供一定參考。

[關(guān)鍵詞]單細(xì)胞測(cè)序；纖維化疾??；細(xì)胞異質(zhì)性；細(xì)胞亞型；發(fā)病機(jī)制

[中圖分類號(hào)]R641" " [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A" " [文章編號(hào)]1008-6455（2024）12-0192-05

Application Progress of Single-cell RNA Sequencing Technology in Fibrotic Diseases

YUN Jiao， XIE Ruxin， ZHANG Shiwei， ZHONG Ai， CHEN Junjie

（ Department of Burn and Plastic Surgery， West China Hospital， Sichuan University， Chengdu 610000， Sichuan， China ）

Abstract： Fibrotic diseases are a tissue fibrotic disorder arising following an aberrant wound-healing response. Fibrosis， characterized by interstitial cells proliferation and excessive accumulation of extracellular matrix （ECM）， contributes to a high level of morbidity and mortality worldwide. Fibrosis can affect any organ， leading to progressive tissue and organ dysfunction. To date，the etiopathogenesis of fibrotic diseases has not been thoroughly elucidated， which is partially due to the incomplete understanding of the heterogeneity and subtype. The development of single-cell RNA-sequencing gives us an opportunity to explore pathogenesis of the fibrotic diseases under the heterogeneity and subcluster. Compared with the average expression of genes from a mixed cell population obtained via high-throughput sequencing， large-scale single-cell RNA-seq allows unbiased assessment of cellular heterogeneity at an unprecedented scale and resolution. In this review， we primarily focus on the recent insights into the heterogeneity and subclass of mesenchymal cells in fibrotic tissues by scRNA-seq. Therefore， it will greatly benefit to facilitate our comprehension of pathogenic mechanisms of fibrotic diseases.

Key words： single-cell RNA-sequencing; fibrotic diseases; heterogeneity; subtype; pathogenesis

纖維化的本質(zhì)是組織細(xì)胞受到損傷后的修復(fù)反應(yīng)，但當(dāng)損傷較大或反復(fù)損傷超出了損傷周邊實(shí)質(zhì)細(xì)胞的增生修復(fù)能力時(shí)，間質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)將大量增生對(duì)缺損組織進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)修復(fù)反應(yīng)過度、過強(qiáng)或者失控時(shí)，即發(fā)生纖維化的病理改變，引起器官結(jié)構(gòu)破壞和功能衰竭，嚴(yán)重威脅人類健康和生命[1]。在全世界范圍內(nèi)，組織纖維化是許多疾病致殘、致死的主要原因，據(jù)美國(guó)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，接近45%死亡患者的病因可以歸結(jié)于組織纖維化疾病[2]。到目前為止，人們對(duì)纖維化疾病發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)還存在局限性[3]。單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)出現(xiàn)之前，以往的測(cè)序技術(shù)只能反映被測(cè)細(xì)胞基因的平均表達(dá)水平，并不能識(shí)別每個(gè)細(xì)胞表達(dá)的信息，對(duì)纖維化疾病的研究主要局限于組織層面及細(xì)胞的平均狀況，在揭示細(xì)胞異質(zhì)性或疾病相關(guān)細(xì)胞類型方面還存在很多欠缺，這可能是纖維化疾病發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明的重要原因[4]。

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)是在細(xì)胞層面對(duì)單一細(xì)胞進(jìn)行基因測(cè)序的技術(shù)，可以描述單個(gè)細(xì)胞的特征，這為充分了解組織的細(xì)胞異質(zhì)性、明確細(xì)胞間各基因之間的調(diào)控關(guān)系以及發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)新的細(xì)胞亞型等帶來了突破性見解[5]。近年來，隨著單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的研究者利用該技術(shù)對(duì)纖維化疾病的機(jī)制進(jìn)行了深入研究。本文綜述了單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在纖維化疾病中有關(guān)細(xì)胞異質(zhì)性及亞型的最新研究進(jìn)展，以期為纖維化疾病發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步研究提供參考。

1" 肺纖維化

1.1 巨噬細(xì)胞：為了探索肺纖維化疾病中間質(zhì)細(xì)胞亞型及其在肺纖維化過程中發(fā)揮的作用，Dvir等人使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)由博來霉素誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化模型中的巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性進(jìn)行研究。研究結(jié)果確定了肺纖維化中巨噬細(xì)胞的三個(gè)不同亞簇：C1、C2和C3簇。C1簇為肺泡巨噬細(xì)胞，C3簇為間質(zhì)巨噬細(xì)胞，而C2簇為中間簇，介于肺泡巨噬細(xì)胞和間質(zhì)巨噬細(xì)胞之間。由167個(gè)肺纖維化患者和50個(gè)健康對(duì)照的肺樣本組成的數(shù)據(jù)分析顯示，肺纖維化患者的C1簇基因表達(dá)顯著降低，C2和C3簇基因表達(dá)顯著增加[6]。其中單核細(xì)胞衍生的肺泡巨噬細(xì)胞C1簇發(fā)揮促纖維化作用[7]。有推論認(rèn)為C2簇是肺損傷后到肺纖維化病變過程中出現(xiàn)的過渡態(tài)。另外，肺纖維化單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)分析顯示，成纖維細(xì)胞也分為A、B、C三簇。而且巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞之間的旁分泌相互作用維持成纖維細(xì)胞增殖和組織纖維化，C2簇細(xì)胞通過產(chǎn)生Pdgf-aa促進(jìn)成纖維細(xì)胞遷移或增殖證明了這一理論。該研究將博來霉素誘導(dǎo)肺纖維化小鼠中分離并培養(yǎng)2 d含C2簇巨噬細(xì)胞的培養(yǎng)基與從相同小鼠中分離含C1簇巨噬細(xì)胞的培養(yǎng)基相比，發(fā)現(xiàn)C2簇的培養(yǎng)基增強(qiáng)了成纖維細(xì)胞的遷移能力。與C1簇培養(yǎng)基相比，Pdgf-aa的抗體阻斷抑制了含C2簇培養(yǎng)基中成纖維細(xì)胞的增殖，表明成纖維細(xì)胞遷移或增殖依賴于C2簇巨噬細(xì)胞分泌的Pdgf-aa[8]。上述研究應(yīng)用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)了巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的新細(xì)胞亞型及在肺纖維過程中發(fā)揮的作用，對(duì)進(jìn)一步探究肺纖維化疾病發(fā)生發(fā)展新的分子機(jī)制具有重要作用。

1.2 內(nèi)皮細(xì)胞：為了探索肺纖維化疾病發(fā)展中內(nèi)皮細(xì)胞的作用，Liu X等[9]通過單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)來研究博來霉素誘導(dǎo)的大鼠肺纖維化中內(nèi)皮細(xì)胞（Endothelial cell，EC）的異質(zhì)性。他們對(duì)2 181個(gè)內(nèi)皮細(xì)胞（479個(gè)來自對(duì)照肺的細(xì)胞，1 702個(gè)來自BLM處理肺的細(xì)胞）進(jìn)行了重點(diǎn)分析，并確定了五個(gè)不同的內(nèi)皮細(xì)胞亞群。進(jìn)一步的分析表明，這些內(nèi)皮細(xì)胞亞群參與了與肺損傷和纖維化相關(guān)的生物學(xué)過程，如“血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）的產(chǎn)生”、“血管生成的調(diào)節(jié)”、“單核細(xì)胞趨化”和“細(xì)胞外基質(zhì)（Extracellular matrix，ECM）結(jié)合”。還發(fā)現(xiàn)標(biāo)記為a簇的內(nèi)皮細(xì)胞在纖維化肺組織中擴(kuò)張，表現(xiàn)出促纖維化表型，并可能通過與基質(zhì)細(xì)胞等的潛在聯(lián)系在肺纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該研究還通過肺纖維化中內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞之間的通信分析，揭示了內(nèi)皮細(xì)胞在募集單核細(xì)胞、誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖以及促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生方面都具有重要作用。有學(xué)者研究表明內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化（EndMT）參與了纖維化的發(fā)病機(jī)制[10]，而該研究使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)分析了EndMT相關(guān)基因的表達(dá)水平，卻發(fā)現(xiàn)在五個(gè)內(nèi)皮細(xì)胞亞群中的表達(dá)沒有顯著差異。因此，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)不僅能夠鑒別新的細(xì)胞亞群、明確亞群的生物學(xué)過程，還可以用來檢驗(yàn)以前的研究成果。

2" 肝纖維化

2.1 肝星狀細(xì)胞：又叫伊東細(xì)胞、貯脂細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、肝竇周細(xì)胞（Hepatic stellate cell，HSC），是肝臟非常重要的非肝細(xì)胞類型之一。HSC產(chǎn)生和分泌許多不同的細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子來維持肝臟穩(wěn)態(tài)并調(diào)節(jié)肝損傷后的肝再生[11]。肝損傷后，HSC會(huì)通過表達(dá)細(xì)胞外基質(zhì)α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）和I型膠原的基因，同時(shí)減少過氧化物酶增殖物激活受體γ（PPARγ）等基因的表達(dá)，激活為肌成纖維細(xì)胞（Myofibroblast，MFB）[12]。肝星狀細(xì)胞激活轉(zhuǎn)化成為肌成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）蛋白沉積是肝纖維化的主要病理表現(xiàn)。Dobie R等[13]使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)分析肝纖維化的證據(jù)也充分證明了肝星狀細(xì)胞是肝損傷肝纖維化小鼠模型中主要的膠原產(chǎn)生細(xì)胞。Zhang W等[14]使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)分析四氯化碳（CCl4）誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠的肝星狀細(xì)胞，共確定了8個(gè)HSC亞群。該研究分析顯示，HSC1簇表達(dá)與細(xì)胞增殖相關(guān)的基因，如CDC20，這表明HSC1簇可能代表活化HSC群體的早期活化階段，而HSC2、HSC3和HSC4是衍生自HSC1的主要中間HSC簇，HSC5和HSC6是晚期至終末期HSC群體。這揭露了肝損傷后HSC激活轉(zhuǎn)化的軌跡，為肝損傷肝纖維化進(jìn)展過程中HSC向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)化的深入研究提供了重要參考依據(jù)。

2.2 肌成纖維細(xì)胞：Krenkel的研究團(tuán)隊(duì)將肝纖維化小鼠體內(nèi)靜息的肝星狀細(xì)胞和肌成纖維細(xì)胞，與體外培養(yǎng)的肌成纖維細(xì)胞通過單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)靜息的肝星狀細(xì)胞形成以高血小板衍生生長(zhǎng)因子受體β（PDGFRβ）表達(dá)為特征的同質(zhì)群體，而體內(nèi)和體外的肌成纖維細(xì)胞則分裂成以α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）、膠原或免疫標(biāo)記物為特征的異質(zhì)群體。除此之外，該研究還發(fā)現(xiàn)肌成纖維細(xì)胞分為四個(gè)亞群，即MFBⅠ、MFBⅡ、MFBⅢ、MFBⅣ，其中MFBⅢ亞群與增殖的成纖維細(xì)胞關(guān)系最為密切[15]。研究數(shù)據(jù)證明了肌成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性，同時(shí)也表明了肝纖維化中存在功能相關(guān)的亞群。單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在肝臟上的應(yīng)用從單個(gè)細(xì)胞水平為肝臟細(xì)胞譜系多樣性提供了前所未有的分子證據(jù)，同時(shí)也揭示了肝纖維化相關(guān)的細(xì)胞亞型及其功能等，為了解肌成纖維細(xì)胞在肝纖維化發(fā)生和發(fā)展中的作用提供了新的參考方向[16]。

3" 心肌纖維化

3.1 成纖維細(xì)胞：心肌纖維化是心肌損傷過程中許多非心肌細(xì)胞，包括成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等去取代壞死或凋亡的心肌細(xì)胞進(jìn)而修復(fù)損傷的適應(yīng)性反應(yīng)。但當(dāng)這種機(jī)制失代償時(shí)，非心肌細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致心臟組織僵硬和功能受損，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致心力衰竭和死亡[17]。Wan J等[18]使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)心肌纖維化慢性心力衰竭小鼠的非心肌細(xì)胞進(jìn)行研究，該研究標(biāo)注了9種非心肌細(xì)胞，包括B細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、周細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和T細(xì)胞，為心肌纖維化的研究奠定了細(xì)胞基礎(chǔ)。心肌成纖維細(xì)胞在心肌纖維化中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。心肌缺血后，成纖維細(xì)胞被激活，發(fā)生纖維化反應(yīng)，導(dǎo)致膠原蛋白產(chǎn)生修復(fù)心肌[19]，而其過度增殖和活化會(huì)導(dǎo)致病理性心肌纖維化。在單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的支持下研究人員將成纖維細(xì)胞分為6個(gè)亞組，包括Fib_0、Fib_1、Fib_2、Fib_3、Fib_4和Fib_5。其中，F(xiàn)ib_0簇的細(xì)胞比例變化最為顯著，其細(xì)胞數(shù)量顯著增加。功能富集分析表明，F(xiàn)ib_0簇中差異表達(dá)的基因主要富集膠原合成功能，揭示了這個(gè)亞簇與心肌纖維化過程密切相關(guān)?；趩渭?xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)心臟內(nèi)皮細(xì)胞根據(jù)不同的轉(zhuǎn)錄特征被分為5個(gè)簇，End_0、End_1、End_2、End_3和End_4，其中End_2可能是與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附和遷移有關(guān)的細(xì)胞，與心肌纖維化有著密不可分的關(guān)系?；趩渭?xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)的心肌纖維化心力衰竭小鼠的細(xì)胞-細(xì)胞間通信分析為我們提供細(xì)胞類型之間的多邊通信網(wǎng)絡(luò)，幫助我們深入了解和掌握信號(hào)傳輸?shù)恼麄€(gè)過程，從而形成動(dòng)態(tài)的疾病發(fā)展軌跡。在9種非心肌細(xì)胞類型通信檢測(cè)中，成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞與其他細(xì)胞的配體-受體關(guān)系最為顯著。在心肌纖維化心力衰竭晚期，成纖維細(xì)胞與其他細(xì)胞之間的信號(hào)交流明顯減弱，這可能是由于成纖維細(xì)胞在心力衰竭晚期階段整體過度衰老所致。相比之下，心力衰竭晚期內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞與其他細(xì)胞之間的交流增強(qiáng)，這表明心肌纖維化致心力衰竭晚期的活躍細(xì)胞可能是內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[20]。上述研究結(jié)果進(jìn)一步表明，基于單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)和細(xì)胞間通信分析揭示的新細(xì)胞簇及其信號(hào)網(wǎng)絡(luò)在心肌纖維化進(jìn)展中起著不可或缺的作用。

3.2 IL-11與成纖維細(xì)胞：Obana M等[21]對(duì)心臟纖維化小鼠進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)IL-11和IL-11受體均在成纖維細(xì)胞中富集，并且IL-11在產(chǎn)生細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)心肌纖維化的成纖維細(xì)胞亞群中高度表達(dá)。研究數(shù)據(jù)表明IL-11在心肌成纖維細(xì)胞中具有強(qiáng)烈的促纖維化作用，可以增加肌成纖維細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生、運(yùn)動(dòng)、收縮和侵襲。與之前的研究者提出的IL-11通過轉(zhuǎn)錄激活劑減輕心肌梗死后的心臟纖維化結(jié)論相反[22]。因此，利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)生物分子等進(jìn)行進(jìn)一步分析與研究為探究心肌纖維化機(jī)制提供新的證據(jù)非常重要。

4" 腎纖維化

4.1 肌成纖維細(xì)胞：雖然人們普遍認(rèn)為肌成纖維細(xì)胞是導(dǎo)致纖維化的細(xì)胞，但腎臟肌成纖維細(xì)胞的起源仍然存在很大爭(zhēng)議[23]。根據(jù)以往學(xué)者們的研究報(bào)道，大約50%的腎臟肌成纖維細(xì)胞來源于周細(xì)胞譜系[24]。然而，另一半的起源仍不清楚，有的認(rèn)為肌成纖維細(xì)胞來源近端管狀上皮細(xì)胞[25]，也有認(rèn)為來源于循環(huán)祖細(xì)胞的，還有報(bào)道腎肌成纖維細(xì)胞的35%源自骨髓來源的間充質(zhì)細(xì)胞[26]。此外，纖維細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也被認(rèn)為是腎臟肌成纖維細(xì)胞的祖細(xì)胞。為了驗(yàn)證肌成纖維細(xì)胞的來源，Kramann R等[27]進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映了肌成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性，進(jìn)一步證明了單核細(xì)胞來源在腎纖維化中占肌成纖維細(xì)胞的一小部分，而大多數(shù)腎肌成纖維細(xì)胞來源于間充質(zhì)細(xì)胞，如周細(xì)胞和成纖維細(xì)胞。

4.2 腎小管上皮細(xì)胞：Rudman-Melnick V等[28]使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)揭示缺血再灌注誘導(dǎo)腎纖維化研究中鑒定了腎細(xì)胞群，包括足細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、Henle環(huán)、收集管細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞和基質(zhì)/周細(xì)胞等，還在近端小管檢測(cè)到腎損傷時(shí)纖維化標(biāo)志物基因Col1a1、Vim、Fn1升高。也有研究表明腎小管上皮細(xì)胞周期停滯和成纖維細(xì)胞活化是纖維化的早期觸發(fā)因素[29]。有學(xué)者利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)進(jìn)一步揭示了DAB2基因在腎臟中僅表達(dá)于腎小管上皮細(xì)胞與巨噬細(xì)胞，將腎小管上皮細(xì)胞上的DAB2基因敲除后可以減緩腎臟纖維化進(jìn)程。這項(xiàng)研究表明了腎小管上皮細(xì)胞上的DAB2基因在腎纖維化中的重要作用[30]。以上結(jié)論反映了利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)研究腎纖維化帶來的新見解，為腎纖維化機(jī)制探索提供了一定參考。

5" 皮膚纖維化

5.1 增生性瘢痕：又稱為肥大性瘢痕，在臨床上常表現(xiàn)為局限于原損傷邊界范圍內(nèi)的質(zhì)韌性增厚、突起，可伴或不伴有瘙癢及疼痛。增生性瘢痕是一種以細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積為特征的異常瘢痕，難以治療，其形成的確切機(jī)制及更好的治療方式也一直在探索當(dāng)中。宋濱宇等[31]利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)對(duì)3個(gè)正常瘢痕和3個(gè)增生性瘢痕的共計(jì)45 095個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分析，確定了16個(gè)細(xì)胞簇在不同細(xì)胞群體之間表現(xiàn)出高度的異質(zhì)性，發(fā)現(xiàn)根據(jù)基因標(biāo)記結(jié)果16個(gè)細(xì)胞簇分屬于8種類型的細(xì)胞，分別是黑素細(xì)胞（14簇）、朗格漢斯細(xì)胞（8、9簇）、T細(xì)胞（7、12簇）、汗腺細(xì)胞（18簇）、成纖維細(xì)胞（0、2、4、5、10、15簇），角質(zhì)形成細(xì)胞（11、13簇）、平滑肌細(xì)胞（3簇）和內(nèi)皮細(xì)胞（1、6簇）。Sideek MA等[32]在前人的基礎(chǔ)上，利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)研究了增生性瘢痕內(nèi)皮細(xì)胞的異質(zhì)性，鑒定了17個(gè)細(xì)胞簇。其中，血管內(nèi)皮細(xì)胞由標(biāo)記的7簇表示并表達(dá)PLVAP、ACKR1和SELE；還發(fā)現(xiàn)增生性瘢痕皮膚中血管內(nèi)皮細(xì)胞占比較正常皮膚約高出兩倍。

5.2 瘢痕疙瘩：Deng CC等[33]通過使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)探索瘢痕疙瘩中成纖維細(xì)胞的異質(zhì)性，結(jié)果表明瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞可以分為4個(gè)亞群：分泌型乳頭狀細(xì)胞、分泌型網(wǎng)狀細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞和促炎細(xì)胞。其中，與正常瘢痕組織相比，瘢痕疙瘩中間充質(zhì)成纖維細(xì)胞亞群的百分比顯著增加?；趩渭?xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)，他們分析了配體-受體間相互作用介導(dǎo)的細(xì)胞-細(xì)胞通信，觀察到在瘢痕疙瘩中，間充質(zhì)成纖維細(xì)胞和其他細(xì)胞之間的相互作用最為豐富，這表明間充質(zhì)成纖維細(xì)胞在瘢痕疙瘩形成中發(fā)揮著重要作用。Liu X等[34]對(duì)瘢痕疙瘩皮膚組織和鄰近相對(duì)正常組織的28 064個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序分析。揭示了瘢痕疙瘩組織中成纖維細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞亞群的擴(kuò)增顯著，反映出它們與瘢痕疙瘩的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)。他們的研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)了TGFβ和Eph-ephrin信號(hào)通路在瘢痕疙瘩異常纖維化中的作用。確定了可能參與瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞纖維化過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，如TWIST1、FOXO3和SMAD3。

5.3 硬皮病：也稱系統(tǒng)性硬化癥（Systemic sclerosis，SSc），是一種免疫介導(dǎo)的風(fēng)濕性疾病，皮膚纖維化是SSc的顯著標(biāo)志。根據(jù)皮膚纖維化的范圍可以將SSc患者分為兩個(gè)群：其一，局限性皮膚SSc（lSSc），皮膚纖維化局限于肘部、膝蓋或面部；其二，彌漫性皮膚SSc（dSSc），涉及四肢、軀干，甚至全身。有不少學(xué)者用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)研究了SSc患者皮膚成纖維細(xì)胞亞群的異質(zhì)性。然而調(diào)節(jié)SSc纖維化的主要驅(qū)動(dòng)因素和基本機(jī)制在很大程度上仍然未知。為了進(jìn)一步探索系統(tǒng)性硬化癥的發(fā)生機(jī)制，Gur C等[35]對(duì)56例健康對(duì)照和97例處于疾病不同階段的SSc患者的皮膚和血液樣本進(jìn)行了單細(xì)胞測(cè)序分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞呈高度多樣化的轉(zhuǎn)錄狀態(tài)，注釋了10個(gè)不同的成纖維細(xì)胞亞群。表達(dá)COCH的成纖維細(xì)胞（Fibro_COCH）是皮膚中成纖維細(xì)胞的主要亞群之一，它表達(dá)特定的ECM成分促進(jìn)皮膚纖維化形成。

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在皮膚纖維化方面的新發(fā)現(xiàn)，在一定程度上補(bǔ)充了皮膚纖維化發(fā)病機(jī)制研究在單個(gè)細(xì)胞層面的欠缺，將為我們更好地探索皮膚纖維化提供寶貴的線索。

6" 其他纖維化疾病

Psaila B等[36]利用單細(xì)胞測(cè)序方法發(fā)現(xiàn)骨髓纖維化（Myelofibrosis，MF）患者的造血干、祖細(xì)胞不同于健康人，MF患者的造血干、祖細(xì)胞高表達(dá)巨核細(xì)胞相關(guān)的基因（VWF、ITGA2B/CD41），并存在表達(dá)PF4（較成熟巨核細(xì)胞的分子標(biāo)記）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（Transforming growth factor beta，TGF-β）的祖細(xì)胞亞群。表明MF患者的造血干、祖細(xì)胞可向巨核細(xì)胞系特異性分化。同時(shí)，通過比對(duì)MF患者和健康人分化成熟的巨核細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，MF患者的巨核細(xì)胞高表達(dá)編碼細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的基因促進(jìn)纖維化形成，同時(shí)又產(chǎn)生肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（Hepatocyte growth factor，HGF）抑制膠原蛋白的沉積，提示MF的發(fā)生是促纖維化因子和抗纖維化因子之間相互作用的結(jié)果。這些發(fā)現(xiàn)為骨髓纖維化的進(jìn)一步研究帶來了重要的價(jià)值。

7" 小結(jié)

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)突破組織細(xì)胞平均水平的局限性，從單個(gè)細(xì)胞層面鑒別細(xì)胞異質(zhì)性、揭示細(xì)胞亞型及其作用。該技術(shù)在肺纖維化、肝纖維化、心肌纖維化、腎纖維化、皮膚纖維化等疾病中的應(yīng)用，分析了間質(zhì)細(xì)胞的異質(zhì)性，識(shí)別出了更多的細(xì)胞亞群及其表達(dá)的促纖維化機(jī)制，為進(jìn)一步研究纖維化疾病潛在的發(fā)病機(jī)制提供了重要的參考價(jià)值。

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[收稿日期]2023-08-03

本文引用格式：云嬌，謝如欣，張師瑋，等.單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在纖維化疾病中的應(yīng)用進(jìn)展[J].中國(guó)美容醫(yī)學(xué)，2023，33（12）：192-196.