全球糖尿病的患病率和发病率一直在增长，国际糖尿病联盟最新数据显示，2021年全球约5.37亿成年人患有糖尿病，预计到2030年将上升至6.43亿，2045年为7.84亿。糖尿病常引起眼、肾、神经、心血管等组织的慢性进行性病变，给社会和家庭带来了巨大的经济压力，同时也是患者死亡的重要原因。由于尚无根治糖尿病的方法，因此科研工作者从未停止糖尿病相关的科学研究，那利用单细胞测序技术进行糖尿病研究有怎么样的思路，本文分享几篇相关文献，以供参考。

糖尿病足溃疡的单细胞转录组学研究

Single cell transcriptomiclandscape of diabetic foot ulcers

发表杂志：Nature Communications（IF: 17.694）

发表时间：2022年 1月

应用技术：10x Genomics单细胞转录组测序

糖尿病足溃疡(DFU)是糖尿病的一种严重并发症，其发病机制尚不完全清楚。该研究使用单细胞转录组测序分析了27个样本共174,962个来自足部、前臂和PBMC的单细胞。结果显示，在具有愈合伤口的DFU患者中，过表达MMP1、MMP3、MMP11、HIF1A、CHI3L1 和TNFAIP6 的特有成纤维细胞群富集，M1巨噬细胞极化增加。此外，对同一患者的空间分离样本显示，与伤口边缘或未受伤皮肤相比，这些愈合相关成纤维细胞优先定位于伤口床。空间转录组学也证实了该研究结果，即治疗者的M1巨噬细胞和非治疗者的M2巨噬细胞丰度更高。本研究提供了对伤口愈合微环境的深入了解，确定了促进DFU愈合的关键细胞类型，并可能为DFU治疗提供新的治疗方法。

1单细胞转录组测序介导的糖尿病足溃疡独特愈合富集成纤维细胞的鉴定和特征

单细胞图谱揭示巨噬细胞在糖尿病肾病中的异质性

The single-cell landscape ofkidney immune cells reveals transcriptional heterogeneity in early diabetickidney disease

发表杂志：Kidney International （IF: 18.998）

发表时间：2022年 8月

应用技术：10x Genomics单细胞转录组测序

糖尿病肾病（DKD）的发病机制涉及诸多因素，它们共同作用并加快疾病进展。该研究对早期糖尿病肾病（DKD）小鼠及对照组CD45+免疫细胞进行富集，进行单细胞测序。获得约17,000个细胞，得到11个细胞簇，分析表明，在DKD早期巨噬细胞就已经参与肾脏炎症调节。然后根据不同亚群巨噬细胞的基因表达谱，对基因进行聚类分群，并将同一基因簇的基因进行GO分析。对人活检肾脏切片进行免疫染色实验，这与小鼠DKD模型中的结果一致。这些结果进一步强调了早期DKD中巨噬细胞激活的动态改变及其在疾病发病中的潜在作用。

1 糖尿病模型小鼠早期免疫细胞分群

单细胞测序揭示糖尿病视网膜病变细胞类型特异性

Single-cell transcriptomeanalysis of the Akimba mouse retina reveals cell-type-specific insights intothe pathobiology of diabetic retinopathy

发表杂志：Diabetologia ( IF: 10.46 )

发表时间： 2020年5月

应用技术： 10x Genomics单细胞转录组测序

糖尿病视网膜病变是糖尿病的常见并发症，也是导致视力损害和失明的主要原因。尽管经常有相关报道，但人们对其病理生理学的理解仍然不完整。该研究对12周大的野生型 (C57Bl/6 J)和Akimba (Ins2Akita Vegfa+/)小鼠的视网膜组织进行单细胞转录组测序，共获得9,474个视网膜细胞的转录组数据，这些数据可以被注释为8种不同的视网膜细胞类型。研究了神经细胞、胶质细胞和免疫细胞间差异表达的基因网络，从而对发生在Akimba视网膜的病理变化有一个全面的认识。通过亚聚类分析，进一步描述了大胶质细胞和炎症细胞亚群。并进行实验在蛋白水平上证实了显著的结果。总之，该研究通过系统地绘制退化的糖尿病小鼠视网膜不同细胞类型的转录变化，为糖尿病视网膜病变的分子和细胞变化的复杂网络提供更深入的了解。

1 研究流程图 1 Akimba与野生型小鼠视网膜单细胞测序数据分析

早期人类糖尿病肾病的单细胞转录组学图谱

Thesingle-cell transcriptomic landscape of early human diabetic nephropathy

发表杂志： PNAS( IF: 12.779)

发表时间： 2019年 8月

应用技术： 10x Genomics单细胞转录组测序

糖尿病肾病的组织学表征包括肾小球基底膜增厚，肾小球系膜扩张和足细胞缺失。然而，人们对导致疾病进展的细胞类型和信号通路知之甚少。该研究使用单细胞核转录组测序分析，在3个非糖尿病对照和3个糖尿病患者的肾切除术后的肾肿块中取样(肾皮质)的共有23,980个细胞，通过无监督聚类鉴定出11种肾细胞类型和4种免疫细胞类型，分析比较疾病组和正常组内主要细胞类型和免疫细胞的变化，这种变化可以用来研究疾病的药物靶点或者疾病的发病机制。另外，该研究还在肾小球细胞类型、近曲小管、远曲小管和主细胞中发现明显的血管生成特征。这些结果表明增加的钾分泌和血管生成信号可代表人类糖尿病肾病中早期肾脏反应。

1 糖尿病和对照样本单细胞转录组数据整合分群分析

参考文献

Theocharidis G, Thomas BE, Sarkar D, etal. Single cell transcriptomic landscape of diabetic foot ulcers.Nat Commun. 2022; 13(1): 181.

Fu J, Sun Z, Wang X, et al. Thesingle-cell landscape of kidney immune cells reveals transcriptionalheterogeneity in early diabetic kidney disease.Kidney Int. 2022; 102(6): 1291-1304.

Van Hove I, De Groef L, Boeckx B, etal. Single-cell transcriptome analysis of the Akimba mouse retina revealscell-type-specific insights into the pathobiology of diabetic retinopathy. Diabetologia. 2020; 63(10): 2235-2248.

Wilson PC, Wu H, Kirita Y, et al. Thesingle-cell transcriptomic landscape of early human diabetic nephropathy. Proc Natl Acad Sci U S A.2019; 116(39):19619-19625.

李超 | 文案