今年剛發(fā)在Advanced Science上的文章，影響因子16.806。

1. Mononuclear Phagocyte Atlas at Single-Cell Resolution in Mice with IRI-AKI

Fig 1A：分選了腎臟缺血再灌NC，D1和D3的脾臟，腎臟和外周血的單核巨噬細(xì)胞，進行了單細(xì)胞測序。（整篇文章里面脾臟的細(xì)胞沒有起到什么作用，感覺測不測意義不大）

脾臟：Cd11b⁺細(xì)胞
腎臟：F4/80⁺和Cd11b⁺細(xì)胞1:1混合
血液：Cd11b⁺和Ly6c⁺細(xì)胞1:1混合

Supplemental Fig 2A-C：質(zhì)控后得到80829個細(xì)胞，根據(jù)MPC (mononuclear phagocytic cell) 的marker基因Cd68, Adgre1, Cx3cr1, Itgax, Cd209a, Clec9a的表達(dá)鑒定出8群一共28884個MPC。

Monocyte marker: Cd14, Ly6c2, Ccr2, Plac2
Macrophage marker: Csf1r, C1qa,C1qb, Cx3cr1, Adgre1, Cd68, Itgam
DC marker: Clec9a, Cd209a, Itgax

Fig 1B：對28884個MPC進行重新聚類和注釋，得到32個細(xì)胞群。這里的注釋是基于ImmGen數(shù)據(jù)庫，用法之前寫過，參考：單細(xì)胞文獻(xiàn)閱讀004--單細(xì)胞雙組學(xué)技術(shù)揭示心臟中非心肌細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和表觀層面異質(zhì)性。從這兒也可以看到，有一些細(xì)胞數(shù)目比較少的群，注釋不出來就大大方方寫unknown唄，反正也不會影響主要結(jié)論。
Fig 1C：為了探究腎臟MPCs的器官來源，根據(jù)腎臟，血液，和脾臟在穩(wěn)態(tài)下的獨立的單核巨噬基因表達(dá)的基因集計算了不同時間點腎臟MPCs的來源（基于基因表達(dá)相似度）。結(jié)果顯示D1的時候有74.69%的細(xì)胞來自血液，D4的時候減少到19.86%。

計算Fig 1c使用的基因

??這個根據(jù)一些基因表達(dá)list看細(xì)胞處于哪個階段的算法可以套用細(xì)胞周期評分。把周期基因換成上面表格里的基因即可。

Fig 1

Supplemental Fig 2

2. IRI-AKI的急性期，KRMs和Monocyte-Derived Macrophages起著互補的功能

Fig 2A：Ro/e值的熱圖。基于每個細(xì)胞群的the ratio of observed to expected cell numbers (Ro/e)來定量組織富集程度，發(fā)現(xiàn)MPCs細(xì)胞群顯示出不同的組織偏好性。1, 2, 3, 4, 5, 10, 13, 14, 15, 16, 17和20群主要在腎臟樣本中富集。

Ro/e應(yīng)該是張澤民老師最早用的，最近老是看到這個，后續(xù)研究一下是怎么算的。

Fig 2B：分樣本來源的umap圖顯示1, 2, 3和4群是腎臟穩(wěn)態(tài)和IRI之后的主要的MPC群(結(jié)合Fig 1B)，而且這四群細(xì)胞表達(dá)經(jīng)典的kidney resident macrophages (KRMs) markers比如C1qa, C1qc, Cd81, and Ms4a7 (見Figure S3D)。因此作者假定這四群細(xì)胞代表了組織原位巨噬細(xì)胞。
Fig 2C：四群腎臟組織原位巨噬細(xì)胞KRM的marker基因
Fig 2D E：使用AddModuleScore計算了四類KRM不同通路的評分，使用的基因如下，??后面分析巨噬細(xì)胞的時候可以直接套過來用

??????這個可以直接拿來用（但是這明明Fig 2E和3B的圖，table里寫的Fig 2B...也是很不嚴(yán)謹(jǐn)了

Fig 2F：一樣使用AddModuleScore計算的評分，不過橫軸換成了時間點。
Fig 2G：在D1腎臟中新出現(xiàn)的細(xì)胞群C6, C7, C8, C9, C11, C12的marker基因表達(dá)。umap圖上來看，這些細(xì)胞群主要來自血液和脾臟，提示這些細(xì)胞是單核分化來的巨噬。其中C6, C7, C8, C9這四群是Ly6c^hiIMs，C11和C12是Ly6c^loIMs (根據(jù)Ly6c的表達(dá)劃分，參考經(jīng)典和非經(jīng)典單核細(xì)胞)。
Fig 2H：損傷后KRN，Ly6c^lo和Ly6c^hi巨噬細(xì)胞的通路富集結(jié)果，也就是直接去比較KRM (C1-C4) 與趨化來的Ly6c^hiIMs (C6, C7, C8, C9) 和Ly6c^loIMs (C11和C12) 的功能，選了每類細(xì)胞top10的通路一起畫了氣泡圖。小標(biāo)題的結(jié)論就是這張圖得出來的。畫法參考：一張圖展示多組富集分析結(jié)果。

3. The Dynamic Functional Plasticity of Monocyte-Derived Macrophages in the Acute Phase of AKI

考慮到巨噬細(xì)胞在疾病進展中的高度plasticity，作者比較了Ly6c^hiIMs浸潤進脾臟的表型和功能變化。
Fig 3A：D1時腎臟Ly6c^hiIMs和血液Ly6c^hiIMs的相比的差異基因火山圖。發(fā)現(xiàn)促進單核向巨噬分化的Mafb, Jdp2, Rbpj 和 Mif在腎臟中高表達(dá)。一些趨化因子 (Ccl7, Cxcl3, Ccl12, Ccl2, C5ar1, Ccr1, Ccr5)，炎性調(diào)節(jié)分子(Il1b, Il1rn, Il1r2, Mmp9, Hmox1)和吞噬伴侶分子(Arg1, Stab1, Msr1)也在腎臟Ly6c^hiIMs富集。
Fig 3B：與Fig 3A中描述的基因上調(diào)一致，腎臟Ly6c^hiIMs的吞噬，趨化因子和炎性評分都要更高。（同F(xiàn)ig2 E）
Fig 3C：在浸潤到腎臟之后，四個亞群的Ly6c^hiIMs（C6, C7, C8和C9）存在向Arg1^hiC5的分化。（這里的擬時序是用scVelo做的）
Fig 3D：計算了上述分化過程的擬時差異基因，分為了三個模塊。module1(c6)主要在分化起始階段的擬時基因，module3主要是在分化末尾階段(Arg1^hiC5)的擬時基因。模塊1包含各種促炎信號基因(S100a8, S100a9, Il18和C3)和炎性信號通路下游分子(Trem1, Ikbkb, Tnfaip3, Nfkbia和Ripk2)。模塊1和2都包含趨化因子和受體(Ccl17, Cxcl10, Cxcr2和Ccr2)，提示增加的細(xì)胞遷移功能。模塊3包含組織修復(fù)基因(Fn1, Pecam1, Vegf??和Pdgf??)
Fig 3E：三個模塊基因的富集結(jié)果，和前面的基因表達(dá)幾乎一致。模塊1和2富集到各種炎癥通路，模塊3富集到組織有修復(fù)通路。（單核細(xì)胞到組織分化成巨噬之后促炎功能反而減弱？和既往理解不太一致吧？跟Fig 3AB也有點對不上）
Fig 3F G：四群腎臟組織原位巨噬細(xì)胞C1-C4和C5的擬時續(xù)發(fā)現(xiàn)在D1的時候，C4可以向C5分化，而D3時反了過來，C5出現(xiàn)向C4分化。
Fig 3H：和D1相比，D3的Arg1^hiC5開始表達(dá)KRM的marker基因，比如C1qa, C1qc, H2- Eb1和Cx3cr1。
Fig 3I：通過免疫組化驗證了Arg1^hiC5這一群細(xì)胞的存在（只染Arg不太嚴(yán)謹(jǐn)吧，至少也應(yīng)該是和單核/巨噬的一個marker共染才對）

4. S100a9^hiLy6c^hi Monocytes as the Earliest Blood Originated Responder to Renal Injury Signal

由于前面鑒定出了四群Ly6c^hiIMs在D1的血液中增加，而且出現(xiàn)在了受損的腎臟中，作者隨后想要去確定是哪一群巨噬細(xì)胞最先對損傷做出響應(yīng)。

Fig 4A：對D1的血液單核細(xì)胞進行scVelo速率分析提示S100a9^hiLy6c^hiC6群處于分化的starting point
Fig 4B：流式結(jié)果顯示，S100a9^hiLy6c^hi單核細(xì)胞群在IR手術(shù)后2h即出現(xiàn)上升，是這個時間點腎臟中出現(xiàn)上升的主要單核細(xì)胞群。
Fig 4C：而且，S100a9^hiIMs在術(shù)后2h也在腎臟中升高。
Fig 4D：免疫熒光驗證了術(shù)后2h腎臟中S100a8/a9⁺巨噬細(xì)胞的存在。
Fig 4E：為了確定是哪種趨化因子趨化了S100a9^hiLy6c^hi單核細(xì)胞，作者做了IRI后腎臟勻漿的chemokine array。發(fā)現(xiàn)存在著各種趨化因子如Cxcl1, Ccl2, Ccl3和Ccl22的升高。
Fig 4F：免疫熒光驗證Cxcl1, Ccl2和Ccl3的表達(dá)。結(jié)果提示這些趨化因子在IRI之后2h后腎臟的腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)。提示免疫細(xì)胞主要是腎小管上皮細(xì)胞表達(dá)。
Fig 4G：單細(xì)胞數(shù)據(jù)提示KRMs中有Ccl2和Ccl3的表達(dá)，提取可以被趨化。
Fig 4H：免疫熒光驗證間質(zhì)巨噬細(xì)胞Ccl2和Ccl3的表達(dá)
Fig 4I：KRM和四群細(xì)胞Ly6c^hiIMs的互作分析提示S100a9^hi Ly6c^hi monocytes (C6)和KRM的互作最強（怎么看出來的？細(xì)胞互作是用CellTalkDB做的）
Fig 4J：C6群單核細(xì)胞高表達(dá)Ccr1和Ccr2（Ccl2和Ccl3的受體），并且特異性的表達(dá)Cxcr2（Cxcl1的受體）。

這些數(shù)據(jù)提示S100a9^hiLy6c^hi單核/巨噬細(xì)胞可能是最早響應(yīng)KRMs和TECs釋放的早期腎損傷信號的細(xì)胞。

5. S100a9^hi Ly6c^hi Macrophages Initiate and Amply Inflammatory Injury in the Acute Phase of AKI

前面的結(jié)果提示S100a9^hi Ly6c^hi單核細(xì)胞最早響應(yīng)腎臟損傷并遷移到腎臟組織分化成巨噬，作者隨后想要去探究IRI腎臟中S100a9^hiLy6c^hiIMs(巨噬)的潛在功能

Fig 5A：和其他的Ly6c^hiIM群相比，S100a9^hiLy6c^hiIMs表達(dá)高水平的炎癥相關(guān)基因如Il1b, Tnf, Tnfaip3, Il1r2, Il1rn, Cxcl2, Cxcl3, Ccrl2, Mmp8和Mmp9。
Fig 5B：同樣的，S100a9^hiLy6c^hiIMs的inflammatory capacity，趨化因子以及趨化因子受體的表達(dá)評分也更高。
Fig 5C：S100a9^hiLy6c^hiIMs也富集到了一些炎癥相關(guān)通路
Fig 5D：S100a9^hiLy6c^hiIMs與其他腎臟巨噬細(xì)胞的互作提示它和其他Ly6c^hiIM以及KRMs具有很強的互作。
這些結(jié)果提示S100a9^hiLy6c^hiIMs可能是IRI腎臟中炎癥反應(yīng)放大的關(guān)鍵細(xì)胞。
Fig 5E：STRING-db的PPI蛋白互作分析結(jié)果提示S100a8/a9的受體Tlr4和下游Nf??b信號通路相關(guān)的蛋白在S100a9^hi Ly6c^hi IM中富集。
Fig 5F：而且這些通路的組分分子Myd88, Ikbkb, Saa3, Irak2, Irak3, Fos, Socs3, Nfkbia, Nfkb2和Junb在KRMs和Ly6c^hiIMs中都有表達(dá)。
Fig 5G：隨后作者做了S100a9hi Ly6chi IMs and KRMs和Ly6chi IMs的互作分析，S100a9^hi Ly6c^hi IMs的S100a8/a9和KRMs 或Ly6c^hiIMs的Tlr4有強互作。
Fig 5H：免疫熒光結(jié)果也顯示Tlr4在S100a8/a9⁺細(xì)胞高表達(dá)。
Fig 5I：而且腎臟S100a8或S100a9的表達(dá)與腎小管病理損傷評分和腎臟浸潤的Cd11b⁺MPCs的數(shù)目呈正相關(guān)。

這些結(jié)果提示S100a9hi Ly6c^hi IMs可能在S100a8/a9-Tlr4軸的介導(dǎo)下，通過自分泌效應(yīng)和活化其他巨噬細(xì)胞群的炎癥反應(yīng)放大炎癥反應(yīng)，惡化腎小管的病理損傷。

Fig 5

為了進一步探究S100a8/a9⁺細(xì)胞在人類AKI中的潛在病理作用，作者納入了36例活檢確診的急性腎小管損傷(AKI)的患者。
Fig 6A：免疫熒光結(jié)果提示AKI的患者腎臟中S100a8/a9⁺的細(xì)胞主要是CD68⁺的巨噬細(xì)胞。
Fig 6B C： 正常腎臟組織中沒有S100a8/a9⁺的細(xì)胞，而AKI患者腎臟中S100a8/a9⁺細(xì)胞明顯增加，而且增加的水平和組織損傷程度及腎小管凋亡程度呈正相關(guān)。
Fig 6D-F：AKI患者的尿液中的S100A8/A9同樣增加。而且增加的程度腎臟組織損傷程度及腎臟S100A8/A9的表達(dá)相關(guān)，但是與血漿的S100A8/A9水平不想關(guān)。

Fig 6

6. Targeting S100a8/a9 Signaling Protects against Kidney Injury in IRI Mouse Model

基于S100a9^hi Ly6c^hi IMs快速浸潤進腎臟組織和促進炎癥反應(yīng)的特性，作者假設(shè)警報素復(fù)合體S100a8/a9可能是IRI-AKI的潛在治療靶點。

Fig 7A：在uIRI-AKI模型中使用S100a9的抑制劑tasquinimod (TAS)和paquinimod (PAQ)查看治療效果。這兩個抑制劑可以結(jié)合S100a8/a9復(fù)合體，抑制復(fù)合體和TLR4的互作。（bIRI-AKI模型的治療效果在Fig 9）
Fig 7B C：流式結(jié)果提示，和未治療組相比，5mg/kg的TAS或30 mg/kg的PAQ治療可以顯著降低IRI后一天腎臟中的中性粒和巨噬細(xì)胞浸潤，減少血中性粒和巨噬細(xì)胞的數(shù)目。
Fig 7D：免疫組化結(jié)果提示兩種治療也減少了腎臟組織S100a8和S100a9的水平，免疫熒光結(jié)果提示治療也減少了S100a9⁺的巨噬細(xì)胞數(shù)目。
Fig 7E：western結(jié)果也顯示，治療可以降低受損腎臟組織中的Tlr4和p-Nf??b的蛋白水平。
Fig 7F：各種炎癥因子趨化因子如Il6, Il1b, Tnfa, Ccl2, Cxcl3, Ccr2和Cxcr2等的表達(dá)在治療后也降低。修復(fù)性巨噬細(xì)胞的marker gene如Il-10, Arg-1和Chil3在治療后則保持不變或出現(xiàn)了上升。

Fig 7

Fig 8A：與前面結(jié)果一致，治療后腎小管的損傷也出現(xiàn)了減輕，??-H2AX的表達(dá)降低，TUNEL結(jié)果也提示腎小管細(xì)胞壞死和凋亡減輕。
Fig 8B C：qPCR結(jié)果提示兩種修復(fù)性生長因子Igf1和Egf在腎小管細(xì)胞中表達(dá)也上升（這是提了腎小管細(xì)胞做的qPCR？）
Fig 8D：治療后Ki67陽性的細(xì)胞數(shù)目也出現(xiàn)了增加。
這些結(jié)果提示在抑制了AKI后的急性炎癥后，腎小管細(xì)胞出現(xiàn)增強的再生潛能。
Fig 8E：治療14天后，腎臟纖維化程度也降低。

Fig 8

前面Fig 7-8的結(jié)果都是在uIRI-AKI也就是一側(cè)缺血再灌腎損傷模型上的出來的，為了進一步證實抗S100a8/a9的治療效果，作者也在bIRI-AKI模型上進行了治療。
Fig 9A：和Fig 7A一樣，用了兩種藥物治療
Fig 9B：兩種藥物治療都可以降低uIRI-AKI的7天死亡率
Fig 9C：治療后血漿肌酐水平也出現(xiàn)顯著降低
Fig 9D E：腎小管細(xì)胞的壞死(D)和凋亡(E)在治療后也出現(xiàn)減少
Fig 9F G：治療后腎臟浸潤的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞也出現(xiàn)了下降

Fig 9

這些結(jié)果證實了在IRI-AKI中靶向S100a8/a9信號通路的治療效果，表現(xiàn)為炎癥反應(yīng)和腎小管損傷的減輕以及增加的腎臟功能和組織修復(fù)能力。而且這種治療還有可能通過減輕腎臟纖維化和降低IRI后的死亡率來改善預(yù)后。

總體上來說是一篇中規(guī)中矩的單細(xì)胞的文章，數(shù)據(jù)很多，思路值得學(xué)習(xí)。如果細(xì)節(jié)做的更好的話應(yīng)該可以發(fā)到20分以上。