基于B细胞单细胞转录组测序的干燥综合征分子分型

摘要

目的：通过无监督聚类的方法分析B细胞单细胞转录组数据，将干燥综合征（Sjögren syndrome, SS）患者区分为不同亚型，建立SS的分子分型框架；同时根据不同亚型特征基因集构建蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction, PPI）网络以探索不同亚型的核心调控机制，为精准的分子分型提供依据，并揭示SS潜在的治疗靶点，同时探索不同亚型患者的自身抗体及B细胞亚群特点。方法：从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus, GEO）获取SS患者（n=24）和健康对照（n=4）单细胞转录组测序数据，构建B细胞图谱并识别SS患者与健康对照的B细胞差异基因。通过无监督聚类将SS患者区分为不同亚型，并通过富集分析其特征基因集推测其生物学过程或通路。利用相互作用基因/蛋白质检索工具（Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins, STRING）数据库和Cytoscape软件构建PPI网络，推断不同亚型特征基因集的核心功能和潜在的靶点。统计并分析不同亚型患者的自身抗体情况及B细胞亚群比例。结果：将B细胞识别为8个细胞亚群，包括过渡B细胞、初始B细胞、记忆B细胞、双阴性B细胞1型、双阴性B细胞2型、VAV3⁺IRF1⁺B细胞、GP9⁺B细胞和浆细胞。使用FindAllMarkers功能识别出SS患者与健康对照的B细胞差异基因792个，通过对差异基因无监督聚类分析，将SS患者分为3个亚型。通过富集分析，按照其生物学过程或通路，将3个亚型分别命名为干扰素主导亚型、B细胞活化亚型、内质网应激亚型。针对每个亚型特异的基因表达特征，构建了PPI网络，并筛选出每个亚型中的核心枢纽蛋白。每个亚型拥有不同的B细胞亚群及自身抗体特征：干扰素主导亚型有着最高的初始B细胞和过渡B细胞比例，且抗干燥综合征抗原B （Sjögren syndrome antigen B, SSB）抗体阳性率最高；B细胞活化亚型有着最高的记忆B细胞和双阴性B细胞1型比例；内质网应激亚型则有着最高的VAV3⁺IRF1⁺B细胞比例。结论：通过无监督聚类分析SS患者与健康对照的B细胞差异表达基因，成功将SS患者分为3个分子分型，各亚型表现出特征性的自身抗体谱和优势B细胞亚群，此分子分型框架揭示了SS的B细胞特征，为探索潜在治疗靶点和指导精准治疗提供了新的依据。

关键词

干燥综合征 / B淋巴细胞亚群 / 单细胞测序 / 聚类分析 / 分子分类