单细胞转录组学结合生物信息学综合分析缺血性脑卒中巨噬细胞亚群及枢纽基因

摘要

目的 利用单细胞转录组(scRNA-seq)数据分析，高维加权基因共表达网络分析(hdWGCNA)探索缺血性脑卒中(IS)巨噬细胞亚群。方法 基于单细胞测序数据获得不同细胞类型的转录组信息，并选择巨噬细胞进行亚群鉴定。利用hdWGCNA、细胞通讯和拟时序分析等方法探讨IS后巨噬细胞的亚群特征，并结合芯片数据筛选出与IS相关的枢纽基因进行接收者操作特征(ROC)分析验证其诊断价值，通过基因集富集分析(GSEA)探究其潜在功能。结果 scRNA数据分析显示IS后巨噬细胞的亚群组成显著变化，其中一个巨噬细胞亚群在卒中组中富集，命名为MCAO-特异性巨噬细胞(MSM)。拟时序分析表明，MSM处于巨噬细胞分化的中间阶段。细胞通讯分析揭示MSM与其他细胞间存在复杂相互作用，CC基序趋化因子配体6/CC基序趋化因子受体1(CCL6/CCR1)信号轴可能在神经炎症中发挥重要作用。hdWGCNA识别出与MSM相关的两个基因模块，显著富集于核苷酸结合寡聚结构域样受体(NLR)和抗原加工等信号通路。通过筛选MSM差异基因与常规转录组数据，识别精氨酸酶1(Arg1)、C型凝集素结构域家族4成员D(CLEC4D)和C型凝集素结构域家族4成员E(CLEC4E)这3个与IS相关的枢纽基因。结论 本研究揭示了IS后巨噬细胞亚群的特征及其功能，筛选出3个具有潜在诊断价值的枢纽基因，可能为完善IS的病理机制提供了新的见解。

关键词

缺血性脑卒中(IS) / 巨噬细胞 / 拟时序分析 / 高维加权基因共表达网络分析(hdWGCNA) / 细胞通讯