不同的调控程序控制伤口愈合过程中皮肤成纤维细胞的再生潜能

文章信息

文章题目：Distinct Regulatory Programs Control the Latent Regenerative Potential of Dermal Fibroblasts during Wound Healing 发表期刊：Cell Stem Cell 日期：2020年8月 DOI：https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.07.008

摘要

毛囊（HF）真皮干细胞对皮肤和HF新生的贡献很小
通常存在于lower dermis中的Hic1 细胞，能够形再生伤口中的真皮并形成新的HFs
不同的转录和表观遗传变化介导成纤维细胞异质性
Runx1，ratinioc acid和Hic1控制间充质的再生能力结果
注意：①本文中不同课题组单细胞转录组的数据整合以及文中所做分析的详细代码。② 本文中lower dermis中fibro可再生毛囊，这与通常的认知：upper dermis中的fibro形成毛囊，有所不同。

结果

1. hfDSC 对新生HF 贡献较小

aSMA-YFP小鼠标记hfDSC及其后代。

Sox18只存在再生的毛囊中。

2. Hic1-lineage fibroblast是支持HF 再生的主要细胞群

注意到其他两篇文献中骨骼肌、心肌的mesenchymal progenitors（MP），Hic1标记，且受伤后被激活。自己单细胞数据也鉴定出HF 间质部分的Hic1表达以及Hic1基因的调控网络。

Hic1主要分布在lower dermis中，upper dermis很少。Hic1 细胞共表达fibro-adipogenic MPs的marker如PDGFRa，SCA1(Ly6a),CD29

① Hic1 细胞是hfDSC吗?

使用Hic1-tdT小鼠，短期谱系追踪。Hic1 细胞标记一部分的hfDSC。

②毛囊外的Hic1 细胞会在毛发生长期增殖并提供新的真皮细胞吗？

会，而且是皮肤MP特有的。骨骼肌和心肌的MPs在未受到外界刺激时保持静止状态。 Hic1-lineage 长期细胞标记。P3/P4 TAM induction, P28 harvest

③ Hic1-lineage细胞与骨骼肌、心肌中是否相似？

本文中皮肤Hic1 细胞的分子表达情况，如下图：

将骨骼肌GSM2976778、心肌GSM4216418 皮肤GSM2910020的Hic tdT 单细胞数据一起分析发现他们的惊人相似性。

细胞被分为两个亚群：分别是 Mgp , Dlk1 , extracel-lular matrix(ECM)-rich reticular MP1(annotated FAP1 )；Cd26 /Dpp4 , Wnt2 papillary MP2(annotated FAP2).

与上文中的免疫荧光实验相一致，基于单细胞的数据，也就是marker表达，Hic1 细胞组成如下图，大部分是毛囊外的真皮细胞。小部分是HF细胞。

3.毛囊外的Hic1 fibro是WIHN中真皮再生的主要部分

WIHN，损伤诱导的毛囊再生。图B,20天后的伤口中约90%新生的DP都是Hic1-tdT 。这些新生的DP也表达Sox18。

监测更长时间的毛发周期发现，70dpw，85dpw,Hic1 细胞还是在新生的DP 中。

毛囊重组实验证明，Hic1 细胞有强劲的再生毛囊能力。

4. 单细胞转录组测序揭示出fibro不同的分子调控机制

测序样本：uninjured skin (P28), small wounds at 8 and 14 dpw, and large wounds (divided into central and peripheral domains) at 14 dpw
测序方法：FACS技术将细胞分为 Hic1:tdT 和 Hic1:tdT- 两组
方法：① 选出其中12,326 Hic1-tdT fibroblasts based on Pdgfra, Dpt, and tdTomato expression 再聚类，如下图。

方法：② 为了区分伤口中心LWC、伤口周围LWP的fibro区别，用LW 14dpw的样本

LWC fibro preferentially 表达 cellular retinoid-binding proteins (i.e., Crabp1 and Fabp5) 和 Runx1, LWP fibro expressed scar-associated markers such as Dlk1, Sca1, and Mest。

但是还是能看到LWC LWP重合的比较多。进行再聚类，分成两部分：再生性LWC upper dermis (Crabp1, Fabp5, Prss35, and Runx1) 和非再生性 LWC (Dlk1, Sca1, and Mest) lower dermis ，并免疫荧光实验验证，然后看了个真表皮的interactome.

5. 独特的基因调控网络（GRNs）的激活是伤口反应性成纤维细胞再生能力的基础

用LW,SW,uninjured skin 做了Hic1-lineage细胞的SCENIC分析

6.具有再生能力的fibro获得诱导毛囊再生能力

着重研究LWC的细胞，因为其具有诱导毛囊再生能力。diffusion map 发现其中某些细胞状态表达inductive mesenchyme (Crabp1), DS/hfDSCs (S100a4 and Cd200) 和早期dermal condensate/DP markers (Rspo3 and Sox18),

将 Rspo3 Sox18 neogenic DP cells 和 Wnt3 Fgfr2 placode cells (captured in the Hic1-tdT fraction) overlayed，做了个receptor-ligand interactome,如下图，发现和LWC upper dermis的很不一样。