文章概述
文章标题：《Single-Cell Genomics Reveals a Novel Cell State During Smooth Muscle Cell Phenotypic Switching and Potential Therapeutic Targets for Atherosclerosis in Mouse and Human》
发表日期和杂志：2021年发表在Circulation上
在线阅读链接：https://doi.org/10.1161/circulationaha.120.048378
实验设计
为了揭示动脉粥样硬化过程中平滑肌细胞（SMC）的转分化轨迹，并确定疾病治疗的分子靶点，文章结合了SMC命运映射和小鼠与人类动脉粥样硬化斑块中的单细胞RNA测序。还对分离的SMC来源细胞进行了细胞生物学实验，进行了综合性的人类基因组学研究，并在体内外进行了针对SMC来源细胞的药理学研究。
单细胞转录组数据情况
数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE155513
可以看到一共是14个样品进行分析：
代码语言：javascript复制GSM4705592 ZsGreen1 Ldlr KO 0 week WD
GSM4705593 ZsGreen1- Ldlr KO 0 week WD
GSM4705594 ZsGreen1 Ldlr KO 8 weeks WD
GSM4705595 ZsGreen1- Ldlr KO 8 weeks WD
GSM4705596 ZsGreen1 Ldlr KO 16 weeks WD
GSM4705597 ZsGreen1- Ldlr KO 16 weeks WD
GSM4705598 ZsGreen1 Ldlr KO 26 weeks WD
GSM4705599 ZsGreen1- Ldlr KO 26 weeks WD
GSM4705600 ZsGreen1 ApoE KO 8 weeks WD
GSM4705601 ZsGreen1- ApoE KO 8 weeks WD
GSM4705602 ZsGreen1 ApoE KO16 weeks WD
GSM4705603 ZsGreen1- ApoE KO 16 weeks WD
GSM4705604 ZsGreen1 ApoE KO 22 weeks WD
GSM4705605 ZsGreen1- ApoE KO 22 weeks WD
作者给出来的数据是matrix.txt.gz的数据格式，下载需要的数据，然后按照txt.gz格式数据读取方式，将数据导入进行分析即可：
代码语言：javascript复制GSM4705592_RPS003_matrix.txt.gz 6.9 Mb
GSM4705593_RPS004_matrix.txt.gz 6.0 Mb
GSM4705594_RPS011_matrix.txt.gz 5.1 Mb
GSM4705595_RPS012_matrix.txt.gz 2.7 Mb
GSM4705596_RPS007_matrix.txt.gz 9.8 Mb
GSM4705597_RPS008_matrix.txt.gz 5.0 Mb
GSM4705598_RPS001_matrix.txt.gz 11.4 Mb
GSM4705599_RPS002_matrix.txt.gz 5.0 Mb
GSM4705600_RPS017_matrix.txt.gz 6.9 Mb
GSM4705601_RPS018_matrix.txt.gz 4.0 Mb
GSM4705602_RPS013_matrix.txt.gz 7.6 Mb
GSM4705603_RPS014_matrix.txt.gz 3.3 Mb
GSM4705604_RPS015_matrix.txt.gz 8.2 Mb
GSM4705605_RPS016_matrix.txt.gz 4.4 Mb
单细胞数据分析流程：
代码语言：javascript复制###### step1:导入数据 ######
library(data.table)
dir='GSE155513_RAW/'
samples=list.files( dir )
samples
sceList = lapply(samples,function(pro){
# pro=samples[1]
print(pro)
ct=fread(file.path( dir ,pro),data.table = F)
ct[1:4,1:4]
rownames(ct)=ct[,1]
ct=ct[,-1]
sce=CreateSeuratObject(counts = ct ,
project = gsub('.txt.gz','',strsplit(pro,'_')[[1]][2]),
min.cells = 5,
min.features = 300,)
return(sce)
})
names(sceList)
samples = gsub('_matrix.txt.gz','',samples)
samples
samples = gsub('^[1-9]-','',samples)
samples
names(sceList) = samples
names(sceList)
sce.all <- merge(sceList[[1]], y= sceList[ -1 ] ,
add.cell.ids = samples)
as.data.frame(sce.all@assays$RNA@counts[1:10, 1:2])
head(sce.all@meta.data, 10)
table(sce.all@meta.data$orig.ident)
后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及细分亚群等。
第一层次降维聚类分群
文章中综合数据的UMAP聚类分析，展示了所有scRNA-seq数据的聚类分群情况。
通过BioinfoArk提供的中国区chatGPT查询到各个细分亚群的解释：
- EC（内皮细胞）：EC是表示内皮细胞的缩写。这些细胞覆盖在血管内表面，对调节血管功能起着关键作用，包括控制物质通过和支持血管生成（新血管的形成）。
- FC（纤维软骨细胞）：FC代表纤维软骨细胞，这是一种特殊的细胞，存在于某些结缔组织中，特别是在具有纤维和软骨组织的部位。纤维软骨细胞具有纤维母细胞（参与胶原纤维生成的细胞）和软骨细胞（存在于软骨中的细胞）的特征。它们在这些组织的混合功能中起到作用。
- ICS（中间细胞状态）：ICS代表中间细胞状态，后来被称为 "SEM" 细胞。它意味着细胞在进入特定状态之前经历了过渡阶段或处于中间状态。在这种情况下，细胞最终成为SEM细胞，尽管SEM细胞的确切细节和特征需要进一步的上下文。
- SMC（平滑肌细胞）：SMC代表平滑肌细胞。平滑肌细胞是平滑肌组织的重要组成部分，存在于各种器官中，如血管、消化道和呼吸系统。这些细胞负责这些组织中的无意识运动和收缩，并参与调节血压和胃肠蠕动等功能。
通过SMC标记Myh11和fc相关基因Fn1的基因表达趋势
其它加分项
文章对在人颈动脉粥样硬化中发现了与小鼠中间SEM细胞状态相对应的细胞状态
ARACNe网络显示出通过metaVIPER从Ldlr-/-小鼠16周高脂饮食的ZsGreen1 scRNA-seq数据中识别出的前50个激活的（红色大圆点）和被抑制的（蓝色大圆点）MR（转录调节因子），以及它们的预测目标基因（浅蓝色小圆点）。
突显了MR涉及的一些经典细胞信号通路。Vcam1和Ly6c1以深红色文字显示，作为视黄酸（RA）信号传导的转导体CRABP2的预测靶基因。
该文章研究发现在动脉粥样硬化中，平滑肌细胞转变为中间细胞状态，这种转变也在颈动脉和冠状动脉的人类动脉粥样硬化斑块中发现。衍生自平滑肌细胞的中间细胞被称为“SEM”细胞，具有多能性，可以分化为类似巨噬细胞和纤维软骨细胞的细胞，并恢复到平滑肌细胞的表型。
视黄酸（RA）信号传导被发现是平滑肌向SEM细胞转变的调控因子，且在人类动脉粥样硬化的症状中RA信号传导失调。人类基因组学研究发现冠状动脉疾病（CAD）的全基因组关联研究（GWAS）信号在RA信号传导靶基因位点上富集，并且CAD风险等位基因与这些基因的抑制性表达之间存在相关性。
