Py学习  »  机器学习算法

9.6/Q1,单细胞测序+机器学习=一区高分?口腔黏膜炎症的生信新蓝海,川大华西这篇范文把可重复性与挑战一次说透!

生信Othopadics • 8 月前 • 380 次点击  



生信研习,专注于生物信息学前沿动态的分享平台。我们致力于将复杂的生信知识简化,帮您解决生信发文难题,量身定制生信服务。关注我们,开启你的生信之旅!🌸🌸

今日文章亮点:

1. 多组学三维整合:scRNA-seq(细胞图谱)+ 空间转录组(空间定位)+ 临床队列RNA-seq(验证)

2. 前沿算法应用:DAseq(差异细胞)→ SCENIC(调控网络)→ CellChat v2(空间互作)→ BayesPrism(反卷积)
3. 统计严谨性:岭回归 + Bootstrap 解决小样本共线性,全代码开源


发文优势
1. 机制完整:首次提出“上皮焦亡 → TREM1⁺ Mφ → 致病性Th17”口腔炎症轴
2. 技术创新:早期应用空间转录组于口腔免疫,并构建口腔-肠道轴数据库ORGUAMIA
3. 临床转化明确:锁定TREM1⁺ Mφ为跨消化道炎症的潜在靶点
挑战与应对
模型局限(无OLP动物模型)→ 用多层共培养+人体组织验证补强
样本不均衡 → Bootstrap重采样+正则化回归增强稳健性
资源门槛高 → 开源数据库ORGUAMIA提供零代码分析平台

在当今的科研中,价值的创造不在于掌握了多少数据,而在于用多深的思想和多么严谨的方法,从数据中提炼出具有前瞻性和可验证性的科学洞见。 如何成功地将数据稀缺的挑战,转化为方法学创新和逻辑深度的展示,这正是能够脱颖而出的核心。

担心自己搞不到数据或发文没思路的老师,可以扫码添加禾苗,禾苗帮您一站式解决您的问题!!

文章标题:Epithelial pyroptosis-induced TREM1+ macrophages activate Th17 cells to accelerate oral mucosal inflammation

中文题:上皮性焦虑症+巨噬细胞激活Th17细胞加速口腔黏膜炎症

发表期刊:Cell Death & Disease

发表时间:2025年10月

影响因子:9.6

01. 研究背景











口腔黏膜慢性炎症(如口腔扁平苔藓)机制不明,已知T细胞参与,但先天免疫作用不清。肠道研究中发现上皮焦亡可激活巨噬细胞加剧炎症,而TREM1⁺巨噬细胞是炎症性肠病的关键致病亚群。本研究旨在探索在口腔炎症中,上皮焦亡是否通过激活TREM1⁺巨噬细胞并释放IL-1β,进而驱动致病性Th17细胞分化,最终加速黏膜炎症进程。




















02. 研究方法






1. 测序技术
单细胞RNA测序:解析13例口腔黏膜样本的细胞图谱与互作网络。
空间转录组:定位6例组织中关键细胞的邻近关系。
批量RNA测序:分析116例临床队列的基因表达谱。
2. 实验验证
细胞模型:构建上皮焦亡(LPS+ATP)和TREM1⁺巨噬细胞(过表达)模型。
分子检测:Western Blot、ELISA、流式细胞术验证蛋白与细胞表型。
功能实验:细胞共培养+中和抗体阻断(抗HMGB1、抗IL-1β)。
组织病理:多重免疫荧光/mIHC验证空间共定位。
3. 数据分析:生物信息学:Seurat(聚类)、CellChat(通讯)、Monocle(轨迹)、GSVA/ssGSEA(通路)。统计建模:逻辑回归、岭回归、PCA、Bootstrap重采样。
4. 资源建设
公共数据整合:33个消化道疾病scRNA/空间数据集。数据库开发:构建ORGUAMIA在线交互分析平台。
5. 研究策略
①多组学整合:单细胞→空间→转录组→蛋白多层次验证。
②时空动态解析:从细胞特性到组织定位完整揭示“上皮焦亡→TREM1⁺Mφ→致病性Th17”级联反应。
③转化衔接:临床队列验证→机制阐明→靶点提示→工具共享。





03. 研究结果





1.scRNA-seq 捕获口腔黏膜炎症微环境变化

共测序128,694个细胞,鉴定出8种主要细胞类型。正常组织中成纤维细胞为主,炎症状态下NK/T细胞占比最高(>64%)且通讯增强。
髓系细胞在炎症发展过程中比例与通讯均显著上升。

上皮焦亡可能激活先天免疫:鉴定出高表达焦亡标志物(GSDMD、HMGB1等)的焦亡上皮细胞亚群。该亚群位于上皮分化轨迹末端,具有促炎特性,其比例随炎症加重而上升。焦亡通路与“巨噬细胞活化”等先天免疫通路显著正相关。

2.TREM1⁺巨噬细胞是核心枢纽细胞


髓系细胞中的主要差异细胞是TREM1⁺巨噬细胞(特征:高表达IL1B,多属M1型)。其转录因子网络(FOSL2/NFKB1/REL)可调控IL-1β表达。在炎症发展中,其比例上升,且与焦亡上皮细胞的通讯增强(潜在媒介:HMGB1)。

TREM1⁺巨噬细胞通过IL-1β诱导致病性Th17细胞分化:NK/T细胞中,致病性Th17细胞是主要差异细胞且比例增加。

细胞通讯与轨迹分析显示:TREM1⁺ Mφ →(通过IL-1β)→ 初始CD4⁺ T细胞 → 分化为致病性Th17细胞。
致病性Th17细胞高表达IL-17/IL-22/IL-23通路相关基因。

3.空间转录组验证细胞空间邻近与互作


空间定位证实:焦亡上皮区域、TREM1⁺ Mφ区域、致病性Th17区域在炎症组织中空间距离更近。
这些区域之间的空间通讯信号在炎症发展中增强。关键标志物表达量和区域占比均随炎症加重而上升。

4.临床队列验证关键细胞与基因的风险关联


大队列分析(116例)显示:焦亡上皮细胞、TREM1⁺ Mφ、致病性Th17相关标志物在REOLP中表达更高且彼此正相关。IL1B是炎症进展的独立风险因子。多基因共表达模式提示其协同驱动炎症。

5.细胞实验证实机制链条


成功构建焦亡上皮细胞模型(LPS+ATP诱导)与TREM1⁺巨噬细胞模型(过慢病毒)。

焦亡上皮通过HMGB1诱导TREM1⁺ Mφ分化;TREM1⁺ Mφ分泌IL-1β;IL-1β在IL-6/IL-23存在下特异驱动致病性Th17分化(分泌IL-17A/F/22)。

组织病理证实空间动态变化:

mIHC显示:炎症组织中,焦亡上皮细胞、TREM1⁺ Mφ、Th17细胞三者空间距离缩小,比例上升。LPS与部分焦亡上皮共定位,提示其可能参与焦亡启动。HMGB1在炎症上皮中表达增加。

6.公共数据库分析揭示跨器官普适性

整合12个消化道疾病scRNA-seq数据集。
发现TREM1⁺巨噬细胞在牙周炎、EoE、IBD、肛瘘型CD中比例均上升(除胃部疾病外),且多与焦亡上皮细胞通讯增强。据此构建了在线交互数据库 ORGUAMIA。

04. 研究意义


研究阐明了上皮细胞焦亡通过激活TREM1⁺巨噬细胞并驱动致病性Th17细胞分化的新机制,为理解口腔乃至消化道慢性炎症的免疫病理提供了关键见解,并为开发针对TREM1⁺巨噬细胞的靶向治疗策略提供了理论依据。


(对生信文章分析感兴趣或需要生信分析服务的老师,欢迎关注禾苗一起交流)
















往期推荐




15.7/Q1,单细胞多组学杀入成瘾脑区:这篇Nature子刊如何靠“细胞分辨率”卷出酒精成瘾新机制?

11.2/Q1,浙大医学院仅靠公共蛋白组+多模态衰老标签拿下Q1?生信“躺赢”套路与翻车点全拆解

25.8/Q1,肠道菌群如何“操控”注意力?——微生物组+代谢组+神经行为:多组学视角下的肥胖研究新突破

12.5/Q1,从“疝”到高分:GBD 2.3 亿条记录+贝叶斯建模,外科生信发文的捷径与雷区

8.5/Q1,不养小鼠,纯生信如何“挖”出微生物促癌机制? 泛癌分析+多组学整合,一篇文讲透高分生信发文路径与避坑指南

多校联合机器学习+临床数据发文:手把手教你构建疾病风险预测模型。这篇范文告诉你:纯生信分析照样能征服顶刊

6.2/Q1,宁波大学一附院“昼夜密码的 AI 解码:单细胞 × Bulk 联合 WGCNA-LASSO 揭示结直肠癌耐药新靶”

IF=9.6,GWAS+MR一键封神:PsyRiskMR生信套路,三个月0实验也能发高分!

JBM 生信破局:南京医一附院纯生信“0实验”7算法+双模态锁定心衰双基因!

4.3/Q2,武大人民医院生信卷王:空转+单细胞+轨迹+互作+空间共定位五连杀,再融合TCGA突变/甲基化炼成预后模型!


Python社区是高质量的Python/Django开发社区
本文地址:http://www.python88.com/topic/190631