单细胞测序揭示阿尔兹海默症的B细胞相关标志物

文章信息

文章题目：Single-cell RNA sequencing reveals B cell–related molecular biomarkers for Alzheimer’s disease
期刊：Experimental & Molecular Medicine
日期：8 December 2021
DOI：https://doi.org/10.1038/s12276-021-00714-8

1、 两个主要结论

• （1）在AD病人的外周血样本中，B细胞占比降低；
• （2）在AD发展进程中，B细胞中有18个基因上调，7个基因下调。

2 、三个主要实验

（1）单细胞测序

• 6个外周血(PBMC)样本，包括2个Normal、2个early AD、2个later AD。
• 通过单细胞数据，发现AD病人PBMC中细胞类型比例与Normal的不同，以及特定细胞类型基因表达的差异性。

（2）流式细胞分选

• 来自43个AD病人与41个Normal的PBMC样本
• 结合AD病人的Clinical Dementia Rating (CDR) scores，进一步确认B细胞比例变化与AD进程的关系

（3）AD相关的动物实验

• 老鼠分为：AD造模组与正常(WT)组。而AD造模组又根据是否B cell depletion treated (BCDT) ，分为AD+BCDT与AD+PBS两组。
• 相关实验包括：Open field test、Morris water maze test、Y-maze test、Immunohistochemistry staining

3、分析步骤与结果

3.1 单细胞结果初步数据分析

（1）对数据质控、降维、分群、细胞类型注释，后续主要关注其中6种细胞类型。

• 作者使用的细胞类型marker gene

• 注释结果的降维可视化

（2）样本基于AD与Normal分组的总体差异基因分析与细胞比例变化

• 关于细胞类型比例变化，原文中说：

  In the PBMCs of early and late AD patients, the percentage of B cells was visibly decreased compared with that of normal controls (Fig. 2e, f, Supplementary Table 2).

  可结合图片以及附件材料来看，感觉B细胞比例在AD与Normal中的差异也不是特别明显吧。

（3）然后文章对每一种细胞类型的进行了AD/Normal差异基因分析，以B细胞为例。

• 文章发现B、CD8+、NK的上调基因均能富集到AD的通路，但是B细胞的AD富集程度排名最好，所以进一步确定了B细胞的潜在意义。

Alzheimer’s disease enrichment ranked first among the signaling pathways enriched for upregulated genes in B cells. In addition, upregulated genes in CD8+ T cells and NK cells were also enriched in Alzheimer’s disease, ranking second and fifth, respectively. Immediately, the investigation value of B cells in AD stands out of other cell subsets

3.2 B细胞的深入分析

（1）结合单细胞数据，分析B细胞的特征上调基因与下调基因（在其它细胞类型中不差异表达）

• 361 specific upregulated genes and 438 specific downregulated genes

（2）结合流式分选结果，分析AD病人外周血细胞比例

• AD与Nomral的B细胞比例具有显著差异；
• AD病人的CDR评分与B细胞比例呈负相关

（3）在AD造模小鼠(B cell depletion)中验证B细胞功能的验证

• AD mice with B cell inactivation suffered much more severe cognitive deficits than AD controls.

• AD mice with B cell inactivation suffered a significantly increased number and area of Aβ plaques in the cortex and hippocampus.

（4）进一步缩小B细胞的特征差异基因范围

• 还是结合scRNA-seq数据：取late-normal，early-normal，late-early的差异分析的上(18)、下(7)调基因交集

• 然后验证其中部分基因在不同样本、不同细胞类型的差异表达情况

4、小结

• 我目前对于文章的理解是：作者从单细胞测序结果开始，然后重点关注B细胞类型的特征变化。之后结合流式分选与动物实验进一步说明了B细胞在AD进程中的关键性作用。感觉思路是非常清楚的，而且也很完整。
• 但也存在一点疑惑：从文章展示的样本scRNAseq细胞类型比例来看，我觉得AD/Normal的B细胞类型比例差异并不明显。可能这也是为什么补充了流式分选的另一个意义吗？是不是也可以加上其它公共数据库中AD相关数据集的结果予以进一步支持呢？