急性胰腺炎中的细胞异质性与转录组动态

导语：本文探讨了一种单细胞转录组测序方法，通过可逆固定技术，克服了以往研究中的技术障碍，为揭示胰腺细胞在稳态和急性胰腺炎中的异质性和动态变化提供了思路，推动了我们对胰腺疾病发病机制的理解。

在胰腺疾病的研究领域，尤其是急性胰腺炎，我们对疾病状态下细胞层面的变化理解尚浅。胰腺的外分泌部，由腺泡细胞主导，其产生的消化酶在生理和病理过程中扮演着关键角色。然而，由于腺泡细胞中高浓度的核酸酶和蛋白酶，传统的单细胞RNA测序技术（scRNA-seq）在胰腺研究中的应用受到了限制，导致对胰腺细胞异质性的全面认识不足。

年6月，《Gastroenterology》杂志发表了一篇题为《NovelApproachforPancreasTranscriptomicsRevealstheCellularLandscapeinHomeostasisandAcutePancreatitis》的文章，为这一领域带来了突破性进展。

研究方法

本研究是一项创新性的单细胞转录组测序研究，旨在深入探索胰腺在稳态和急性胰腺炎状态下的细胞景观。研究团队采用了一种名为FixNCut的技术，通过对小鼠胰腺组织进行可逆固定，以提高RNA的稳定性和测序库的复杂性。实验分组包括正常小鼠和通过腹腔注射胆碱素类似物Caerulein诱导的急性胰腺炎模型小鼠，干预方式为连续两天每小时注射0.1mg/g的Caerulein，共8次。

研究结果

细胞景观的全面揭示

本研究通过创新FixNCut单细胞RNA测序技术，成功揭示了胰腺在稳态和急性胰腺炎状态下的细胞异质性。在稳态胰腺中，研究团队鉴定了多种细胞类型，包括腺泡细胞、免疫细胞、成纤维细胞等，并定义了它们的转录组特征。在急性胰腺炎模型中，观察到所有主要细胞类型的显著转录变化，这为理解胰腺炎的细胞和分子机制提供了新的视角。

腺泡细胞的响应与恢复

在急性胰腺炎模型中，研究显示腺泡细胞经历了显著的转录重编程。特别是在Caerulein注射后的早期时间点，观察到与细胞周期相关的基因表达增加，表明细胞进入增殖状态。此外，研究还发现腺泡细胞在损伤后向导管细胞转化（ADM）的过程，其中涉及的关键基因包括细胞角蛋白（Krt8、Krt18、Krt19）和上皮细胞黏附分子（EpCAM）。通过定义一个独特的基因集，研究团队建立了一个量化ADM偏离正常腺泡细胞身份的指标。

免疫细胞的动态变化

研究中对免疫细胞的动态变化进行了深入分析。在急性胰腺炎期间，观察到早期中性粒细胞的浸润，随后是树突细胞亚群的扩张和巨噬细胞转录组的显著变化。这些变化反映了免疫细胞在胰腺炎发生和恢复过程中的重要作用。特别是，研究揭示了在健康胰腺中T辅助2（Th2）细胞的显著存在，这表明即使在稳态下，胰腺也倾向于产生类型2免疫反应。

图1：胰腺炎后的稳态胰腺免疫细胞发生显著变化

成纤维细胞的激活与复原

成纤维细胞在胰腺炎和随后的恢复中也表现出显著的基因表达变化。研究中发现，在胰腺炎期间，成纤维细胞短暂激活，表达与纤维化和组织修复相关的基因。随着疾病的恢复，这些激活的成纤维细胞逐渐恢复到静止状态，这一过程对于控制组织重塑和避免病理性愈合至关重要。

ADMI：量化细胞状态变化的新工具

本研究的一个关键发现是开发了一种基于基因签名的量化工具——腺泡细胞到导管细胞转化指数（ADMI）。ADMI通过评估16个与ADM状态高度相关的基因表达，为量化细胞从正常腺泡细胞身份偏离的程度提供了一种新的、客观的方法。ADMI的建立不仅为急性胰腺炎的研究提供了新的视角，也为胰腺癌和其他胰腺疾病的研究开辟了新的道路。

图2：使用细胞类型特异性基因标记进行ADM评分

总结

本研究采用FixNCut技术，这一方法不仅提高了RNA的质量和测序的深度，还减少了技术假象，使得研究结果更为精确。通过这项技术，研究团队能够为胰腺疾病的细胞异质性和动态变化提供更全面的视角，这对于理解胰腺炎的发病机制和探索新的治疗策略具有重要意义。此外，本研究还建立了一个基于基因签名的腺泡细胞到ADMI，为量化腺泡细胞从正常状态偏离的程度提供了一个客观的标准，这在胰腺疾病研究中尚属首次。通过这项研究，我们不仅加深了对胰腺细胞在健康和疾病状态下的理解，也为未来的生物标志物发现和治疗策略的开发奠定了基础。

参考文献

AneyKJ,JeongWJ,VallejoAF,etal.NovelApproachforPancreasTranscriptomicsRevealstheCellularLandscapeinHomeostasisandAcutePancreatitis[J].Gastroenterology.Jun;(6):-.doi:10./j.gastro..01.04.

编辑：十六

二审：清扬

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排版：半夏