来自新冠肺炎单细胞研究中国联盟的成果 | 新冠肺炎细胞因子风暴涉及到新的细胞类型

南京陈斌

来自中国39家研究所和医院的研究人员携手合作，深入分析了新冠病毒（SARS-CoV-2）感染后的免疫反应。他们对来自196例新冠肺炎（COVID-19）患者及对照的284个样本（总共146万个细胞）进行了单细胞RNA测序，证明了通过科学合作从而实现大型队列研究的潜力。


通过此文您可以了解这些研究成果，包括人口统计对免疫图谱的影响， SARS-CoV-2感染的免疫细胞易感性证据，以及引起细胞因子风暴的新的细胞元凶。此外，您还可以了解到10x Genomics中国团队如何在全球大流行期间促进此次团队合作获得成功——包括从联系实验室到提供相关支持。


10x Genomics中国区团队和经销商

通过大规模单细胞研究全面了解COVD-19免疫力

尽管科学家已经在了解可用于区分COVID-19患者严重程度的生物学特征方面取得了长足进步，但仍需要考虑某些变量，包括年龄或性别，才能更系统地了解各种患者的免疫系统如何应对。将临床观察结果与实验室中获得的具体细胞和分子结果相结合，将推动更加个性化且有效的治疗。不过，实现这一点需要提升规模——即较大型的患者队列、更多的样本和细胞，以及将所有数据进行汇总，才能从中得出有意义的结论。

考虑到这一挑战，来自中国的一组研究团队开始了一次令人难以置信的实验冒险。他们共分析了数百名COVID-19患者的肺部和外周血的免疫图谱，于2021年4月在《Cell》杂志上正式发表了题为“COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas”的文章。中国的多家医院、医科大学、实验室以及研究机构组建了“新冠肺炎单细胞研究中国联盟（Single Cell Consortium for COVID-19 in China）”，这个多样化的团队包括39家研究所和医院，由北京大学张泽民教授的团队领导进行数据汇总分析。

如此大规模的研究需要所有人员都齐心协力，包括支持这项研究的10x Genomics中国区团队。在这篇文章中，10x Genomics的中国区经理江滔先生分享了他与新冠肺炎单细胞研究中国联盟合作的经验及感受，包括跨地区合作的可能性以及开始合作所需要的条件，以及该团队对SARS-CoV-2感染的免疫生物学的新见解。

南京陈斌

组建联盟：从样本采集到单细胞数据

作为中国区经理，江滔先生一直与10x Genomics的客户密切合作，以支持他们的研究。“在我的工作中，我最喜欢做的事情之一就是与中国客户分享我们的产品及应用，并看到他们使用这些产品发表好文章。”


10x Genomics中国区经理江滔先生（Tony Jiang）

他告诉我们，新冠肺炎单细胞研究中国联盟的组建进度飞快。“在全球大流行期间，我与张泽民教授一起在2020年4月启动了这个联盟项目。在一个月的时间内，我们联系到所有的相关单细胞研究实验室，并与他们合作组建了这个联盟。”10x领导的部分协调工作包括组织项目会议，制定行动计划，消除合作者的顾虑，以及为如何处理仪器上的传染源提供安全指导。

之后的工作是样本采集。171例患者，年龄介于6至92岁之间，他们的症状范围包括从轻微，到严重住院，再到康复。284个样本，包括外周血单核细胞（PBMC）、支气管肺泡灌洗液（BALF），以及痰液。1,462,702个单细胞。


“当科学家需要耗材进行紧急采样和数据采集时，我们及时提供了支持，”江滔先生说。我们与中国区的经销商团队合作，向研究人员提供10x Genomics试剂盒中的试剂及其他组分。对于这个项目，该联盟使用了Chromium单细胞免疫分析解决方案。借助该方案，研究者们能够检测单个细胞的全转录组基因表达，以及部分样本的全长配对B细胞和T细胞受体（BCR/TCR）序列。

通过10x Genomics的单细胞免疫分析解决方案，研究者们获得了一组免疫大数据集，并在北京大学计算中心进行了数据处理。江滔先生表示，实验过程中的这一步体现了多地区合作的主要可能性之一，也是整合大量样本的大规模研究的一个重要因素——即最终的数据整合以及简化处理和分析。正如江滔先生所说：“这是中国的第一篇COVID-19单细胞大数据论文。它证实了这些科学家出色的领导能力和团队合作精神，最终代表了中国，而不仅仅是单个实验室。”

南京陈斌

与人口统计和疾病严重程度相关的免疫变化

研究团队发现的SARS-CoV-2感染的免疫特征也突出了大规模单细胞研究的潜力。通过获取各个人口因素和疾病阶段的大量患者样本，以及全面读取细胞表型，研究人员注意到与不同临床特征相关的不同外周免疫亚型的变化。例如，他们观察到重症患者的血浆B细胞增加，以及在疾病进展阶段，COVID-19重症患者PBMC中的巨核细胞和CD14+单核细胞增加，而T细胞和树突状细胞减少。

他们还观察到，年龄和性别也与外周免疫群体的重要组成变化有关。例如，他们发现女性T细胞亚群的多样性比男性高，而COVID-19年轻患者的多样性比年长患者高。在科学家试图了解患者对感染的广泛反应时，这些结果也许具有重要的临床意义。

意想不到的感染：免疫细胞也显示病毒RNA的存在

对部分COVID-19重症患者的BALF和痰液样本中的免疫细胞群体进行转录分析后，科学家们揭示了意想不到的细胞感染模式。具体来说，他们在纤毛、分泌和鳞状上皮细胞以及一系列免疫细胞（包括中性粒细胞、巨噬细胞、血浆B细胞、T细胞和NK细胞）中检测到了病毒RNA。令人惊讶的是，尽管免疫细胞不表达介导感染的典型表面分子，比如ACE2和TMPRSS2，但免疫细胞带有的病毒RNA序列比上皮细胞更多。研究人员指出BSG和TFRC与各类细胞中的病毒RNA丰度存在关联，但免疫细胞如何被SARS-CoV-2感染的谜团仍未解开。

这个谜团需要解开，因为这项研究的单细胞数据表明，与匹配的未感染细胞相比，免疫细胞的病毒感染会导致这些群体的转录组发生显著变化。例如，他们在SARS-CoV-2阳性的免疫细胞中观察到干扰素刺激基因的表达升高，这些基因通常与病毒RNA传感有关。

南京陈斌

细胞因子风暴的新元凶

有了COVID-19疾病各个阶段的免疫活性全面视图，研究小组接下来试图去寻找细胞因子风暴的元凶，这是重症疾病的危险炎症特征。为了评估产生细胞因子的来源细胞，他们首先分别根据其细胞因子基因的表达以及报告的炎症反应基因的表达为每个细胞分配了细胞因子评分和炎症评分。这将他们的搜索范围缩小到7个细胞亚型，包括3个单核细胞亚型和1个巨核细胞亚型，它们在scRNA-seq数据中的评分更高。

接着，通过观察这些高炎症亚型在各个患者和疾病阶段的比例，他们发现一种单核细胞亚型和巨核细胞在COVID-19重症患者中的比例更高，表明它们可能是引起PBMC中的炎症因子风暴的主要来源。此外，单细胞数据表明，每个细胞亚型存在多样化的细胞因子基因表达，包括TNF、CCL3、IL1B、CXCL8、IL6、TGFB1、LTB和IFNG。这可能表明多个不同的机制在同时起作用，以驱动细胞因子风暴的炎症特征。

随着科学界不断破译COVID-19引起的复杂的多细胞免疫反应，包括SARS-CoV-2感染和全身炎症的潜在细胞机制，这种丰富的数据来源和实验模型为获得更深度的见解和潜在的治疗干预指明了清晰的道路。

支持合作行动，推进大规模的单细胞研究

江滔先生根据他在确保这项大规模COVID-19研究取得成功的幕后工作经验，为有意开始单细胞合作的研究人员提出了一些建议。他认为尽早准备是成功的关键：“在结成联盟之前，对样本采集进行标准化和优化。预先决定采用何种技术，选择3’还是5’ 单细胞RNA测序分析，也至关重要。”接下来，他认为，“您需要与合作者一起制定行动计划，确定如何进行最终的数据整合以及如何参与最终的论文撰写。”

10x Genomics很荣幸成为您研究工作的科学合作伙伴，并在整个研究过程中提供支持，正如新冠肺炎单细胞研究中国联盟所展示的。目前还需要更多的工作才能了解SARS-CoV-2感染的免疫生物学，健康和疾病的其他领域更是如此，大规模单细胞图谱研究的潜力才刚刚被挖掘出来。

中西医融合观

       深入分析了新冠病毒（SARS-CoV-2）感染后的免疫反应，大规模单细胞图谱研究，新冠肺炎细胞因子风暴涉及到新的细胞类型
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        1     找到治愈细胞因子风暴的方法、药物了吗？？这种科学研究太多了，机制清楚了，找不到解决问题的办法！！
        2     细胞因子风暴与多器官功能障碍没有必然的因果关系！没有弥漫性血管内凝血的参与，病人不一定进入危重期！
        3     人参白虎汤、清营汤、大承气汤等，都具有抑制细胞因子风暴的作用及治疗多器官功能障碍的作用。

      谢谢分享，未必成真！