文献解读｜单细胞测序探究重度抑郁症患者发病机制
目前，人们对大脑组织的bulk-RNA测序研究并不能很好的揭示组织细胞的异质性问题。因此，使用单细胞测序的技术方法研究大脑中存在的细胞类型特异性以及基因表达的特异性成为了当务之急。为了探究重度抑郁症（MDD）脑组织单个细胞类型中基因变化，加拿大道格拉斯心理健康大学研究所的研究人员对来自重度抑郁症（MDD）患者和精神健康对照组的8万个核转录组进行了测序，并鉴定了细胞类型特异性差异表达基因（DEGs），结果揭示了不同细胞亚型的基因表达变化过程。
样本信息
主要结论
1. 单细胞测序亚群聚类
实验思路
背外侧前额叶皮层（dlPFC）是与重度抑郁症病理密切相关的一个区域。研究人员对17例MDD患者和17例健康对照组的背外侧前额皮质细胞核进行了单细胞核测序，共聚类成26个cluster。这些cluster的细胞类型分别被注释为星形胶质细胞、少突胶质细胞、OPCs、内皮细胞和小胶质细胞。
2. 少突胶质细胞谱系研究
聚类分群图
研究人员对少突胶质细胞进行了细胞亚群细分，共鉴定出5种不同亚型。同时，研究发现有两个OPCs亚群表达同一组标记基因，即PDGFRA 和PCDH15。根据基因的表达情况得出，这些基因随着部分细胞成熟为少突胶质细胞而表达下降，而其他的部分标记基因，如OLIG2 或SOX10，在成熟和未成熟细胞中都存在。为了研究少突胶质细胞的发育轨迹，研究人员对这些细胞进行了拟时序分析。结果表明，OPC2是数据集中最年轻的细胞，其次是OPC1，然后是Oligos2和Oligos3，而Oligos1是最成熟的细胞。进一步分析表明病例和对照组之间OL的发育存在差异。
3. 基因表达差异分析
差异基因表达分析
为了进一步探究细胞亚群中差异基因的表达，本研究对实验组和对照组的每个细胞亚群都进行了基因表达差异分析。结果表明，在分析的25个亚群中，共有96个基因在16个亚群中有明显的差异表达。其中，有39个基因在兴奋性细胞亚群中表达差异，尤其是未成熟的OPCs（OPC2）和深层兴奋性神经元（Ex7）这两个亚群有近一半（47%）的差异基因的表达。
4. 差异基因的功能富集分析
差异基因表达及功能互作网络图
除了在基因层面进行分析，研究人员还通过对通路及功能上的富集去探究不同亚群之间的相互作用关系。结果表明，在GO分析中富集到了“神经元投射维护”和“长期突触增强的负调控”等相关功能。同时，蛋白质编码差异基因之间的相互作用网络图等结果表明，虽然不同的基因在不同的细胞亚群中存在失调，但在不同亚群中，还是存在共同的通路和生物过程失调等，如细胞骨架功能，免疫系统功能和SHR伴侣循环等。
5. 基因共表达网络分析
基因共表达网络图
研究人员在直接分析组间基因表达变化后，同时还进行了基因共表达网络分析（WGCNA）。其中发现有5个模块和MDD显著相关，继续对其中最大的蓝色模块进行hub基因分析可知神经细胞之间的细胞间通讯中断。综上所述，这些结果突出了解剖细胞类型特异性对疾病的贡献的重要性，并为确定新的研究途径和新的治疗靶点提供了机会。
参考文献
Nagy C, Maitra M, Tanti A, Suderman M, Théroux JF, Davoli MA, Perlman K, Yerko V, Wang YC, Tripathy SJ, Pavlidis P, Mechawar N, Ragoussis J, Turecki G. Single-nucleus transcriptomics of the prefrontal cortex in major depressive disorder implicates oligodendrocyte precursor cells and excitatory neurons. Nat Neurosci. 2020 Jun;23(6):771-781. doi: 10.1038/s41593-020-0621-y. Epub 2020 Apr 27. PMID: 32341540.
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本文为伯豪生物原创
撰稿人：王雨诺
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