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同济大学证实武汉新冠病毒更易感染亚裔男性( 二 )

下载图 在新标签页中打开 图1.正常人肺的单细胞分析 。 一种 。 用于单细胞RNA-Seq分析的肺移植供体的特征 。 b 。 亚洲男性的细胞簇图 。 使用Seurat R软件包分析了所有8个样品 。 使用基于图的共享最近邻聚类方法对细胞进行聚类 ， 并使用t分布随机邻居嵌入（tSNE）图进行可视化 。 Violin plots of expression for ACE2 and select cell type-specific marker genes significantly upregulated in distinct lung cell clusters of the Asian male donor. AGER, type I alveolar cell marker; SFTPC (SPC), type II alveolar cell marker; SCGB3A2, Club cell marker; TPPP3, ciliated cell marker; CD68, macrophage marker; PTPRC(CD45), pan-immune cell marker. " data-icon-position="" data-hide-link-title="0" style="-webkit-font-smoothing: antialiased; margin: 0px; padding: 8px; border: 0px; outline: 0px; vertical-align: baseline; font-style: inherit; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0.857rem; line-height: inherit; font-family: inherit; color: gray; display: block; box-shadow: rgba(0, 0, 0, 0.15) 0px 2px 10px 0px; background: rgb(255, 255, 255);">

同济大学证实武汉新冠病毒更易感染亚裔男性

下载图 在新标签页中打开 图2.亚洲男性供体不同肺细胞簇中ACE2和特定细胞类型特异性标记基因表达的小提琴图 。 AGER ， I型肺泡细胞标记物；SFTPC（SPC） ， II型肺泡细胞标记物；SCGB3A2 ， 俱乐部细胞标记；TPPP3 ， 纤毛细胞标记；CD68 ， 巨噬细胞标记；PTPRC（CD45） ， 全免疫细胞标志物 。 接下来 ， 我们分析了每个个体中ACE2的细胞类型特异性表达模式 。 对于所有供体 ， ACE2在所有人类肺细胞的0.64％中表达 。 大部分表达ACE2的细胞（平均83％）是AT2细胞 。 平均1.4±0.4％的AT2细胞表达ACE2 。 其他表达ACE2的细胞包括AT1细胞 ， 气道上皮细胞 ， 成纤维细胞 ， 内皮细胞和巨噬细胞 。 然而 ， 它们的表达ACE2的细胞比例低并且在个体之间是可变的 。 对于代表性供体（亚洲男性 ， 55岁） ， 每个簇中ACE2的表达和细胞类型特异性标志物的表达如图2所示 。 为了进一步了解表达ACE2的特殊人群 ， 我们进行了基因本体论富集分析 ， 通过将它们与不表达ACE2的AT2细胞进行比较来研究哪些生物学过程与该细胞群有关 。 令人惊讶的是 ， 我们发现与病毒过程相关的GO明显过量表达 ， 包括“病毒过程的正调控”（P值= 0.001） ， “病毒生命周期”（P值= 0.005） ， “病毒体装配”（P值= 0.03）和“病毒基因组复制的正调控”（P值= 0.04） 。 这些在表达ACE2的AT2中高度表达的病毒过程相关基因包括：SLC1A5 ， CXADR ， CAV2 ， NUP98 ， CTBP2 ， GSN ， HSPA1B ， STOM ， RAB1B ， HACD3 ， ITGB6 ， IST1 ， NUCKS1 ， TRIM27 ， APOE ， SMARCB1 ， UBP1 ， CHMP1A NUP160 ， HSPA8 ， DAG1 ， STAU1 ， ICAM1 ， CHMP5 ， D EK ， VPS37B ， EGFR ， CCNK ， PPIA ， IFITM3 ， PPIB ， TMPRSS2 ， UBC ， LAMP1和CHMP3 。 因此 ， 似乎2019-nCov已经聪明地进化为劫持该AT2细胞种群以进行繁殖和传播 。 我们进一步比较了供体及其ACE2表达模式的特征 。 在表达ACE2的细胞数量与供体的年龄或吸烟状况之间未发现关联 。 值得注意的是 ， 这两个雄性供体比其他六个雌性供体具有更高的表达ACE2的细胞比例（1.66％对所有细胞的0.41％ ， P值= 0.07 ， Mann Whitney检验） 。 另外 ， ACE2的分布在雄性供体中也比雌性更广泛：雄性肺中至少有5种不同类型的细胞表达该受体 ， 而雌性肺中只有2-4种细胞表达该受体 。 该结果与流行病学调查高度一致 ， 该调查表明 ， 大多数确诊的2019-nCov感染患者均为男性（到2020年1月2日 ， 分别为30对11） 。 我们还注意到 ， 唯一的亚洲捐献者（雄性）比白人和非裔美国人捐献者具有更高的表达ACE2的细胞比例（2.50％比所有细胞的0.47％） 。 这可能解释了新的冠状病毒大流行和以前的SARS-Cov大流行集中在亚洲地区的观察结果 。 总之 ， 在当前研究中 ， 我们以单细胞分辨率报道了ACE2在人肺中的RNA表达谱 。 我们的分析表明 ， ACE2的表达集中在AT2的特殊群体中 ， 该群体表达了许多有利于病毒过程的其他基因 。 这个结论与以前的报告不同 ， 前一个报告不仅在AT2中 ， 而且在内皮细胞中也观察到了丰富的ACE2 8 。 。 实际上 ， 据我们所知 ， 有时可以在免疫组织化学分析中对内皮细胞进行非特异性染色 。 ACE2在AT2种群中的大量表达解释了感染后肺泡的严重损害 。 在不同人群中 ， 表达ACE2的细胞群数量和分布的不同可以潜在地识别出易感人群 。 该研究的缺点是供体样本数量少 ， 并且目前的技术只能分析单细胞的RNA水平 ， 而不能分析蛋白质水平 。 此外 ， 尚不清楚是否还有其他共同受体负责2019-nCov感染 ， 这也可能有助于解释观察到的SARS-Cov与2019-nCov之间的传播能力差异 。 方法公共数据集（GEO：GSE122960）用于生物信息学分析 。 首先 ， 我们使用Seurat（版本2.3.4）读取所有样本的组合基因条形码矩阵 。 我们删除了检测到的基因少于200个或超过6,000个 ， 或者线粒体基因含量 10％的低质量细胞 。 过滤掉在不到3个细胞中检测到的基因 。 为了进行标准化 ， 将组合的基因条形码矩阵按总UMI计数进行缩放 ， 再乘以10,000 ， 然后转换为对数空间 。 使用功能FindVariableGenes识别高度可变的基因 。 通过在Seurat函数ScaleData中指定vars.to.regress参数 ， 可以退回由UMI数量和线粒体基因百分比引起的变异 。 细胞中高度可变的基因的表达水平被缩放并沿着每个基因居中 ， 然后 ， 我们通过（1）使用Seurat中的功能PCElbowPlot绘制每个PC的累积标准偏差来确定下游PC的数量 ， 以识别PC编号上的“拐点” ， 之后连续的PC可以说明度数减小（2）通过使用Seurat中的PCHeatmap函数探索数据集中的异质性的主要来源 。 基于这两种方法 ， 我们选择了由Seurat软件使用默认参数实现的二维t分布随机邻居嵌入（tSNE）的第一批最高有效PC 。 我们在Seurat中使用FindClusters来识别每个样本的细胞簇 。 使用t分布随机邻居嵌入（tSNE）进行聚类和可视化之后 ， 根据标记基因的相似性以及使用Seurat中的BuildClusterTree来测量系统发育同一性的功能 ， 对初始聚类进行检查和合并 。 在标记基因指导下对最终比对的对象进行细胞簇的鉴定 。 为了鉴定标志物基因 ， 用Wilcoxon秩和检验通过Seurat中的FindAllMarkers功能进行差异表达分析 。 至少在簇内25％的细胞中表达且倍数变化大于0.25（对数刻度）的差异表达基因被认为是标记基因 。 使用Seurat生成tSNE图和小提琴图 。 在标记基因指导下对最终比对的对象进行细胞簇的鉴定 。 为了鉴定标志物基因 ， 用Wilcoxon秩和检验通过Seurat中的FindAllMarkers功能进行差异表达分析 。 至少在簇内25％的细胞中表达且倍数变化大于0.25（对数刻度）的差异表达基因被认为是标记基因 。 使用Seurat生成tSNE图和小提琴图 。 在标记基因指导下对最终比对的对象进行细胞簇的鉴定 。 为了鉴定标志物基因 ， 用Wilcoxon秩和检验通过Seurat中的FindAllMarkers功能进行差异表达分析 。 至少在簇内25％的细胞中表达且倍数变化大于0.25（对数刻度）的差异表达基因被认为是标记基因 。 使用Seurat生成tSNE图和小提琴图 。 致谢这项工作是由左武国家重点研究计划（2017YFA0104600） ， 国家科学基金（左武81770073 ， 左武81570091） ， 同济大学左武中国青年1000人才计划资助的（基础科学研究-跨学科基金和985赠予左W. ， 上海科学技术人才计划（19QB1403100致左W）和上海市东医院年度助学金 。


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