单核转录组学揭示与青光眼相关的人类主导胶质细胞
Single nucleus transcriptomics reveals human dominant glia linked to glaucoma
ImmuneZoom 邀请 Yikai 介绍一项跨物种视神经单核转录组图谱研究,纳入约 15 万细胞核、覆盖 5 个物种,结合 AI 辅助细胞类型分层注释,准确率达 99%/95%/90%。研究在青光眼语境下识别出 AS1 星形样亚群与 OPC3 少突胶质前体亚群变化,提示胶质细胞参与视神经损伤。
ImmuneZoom 邀请 Yikai 讲一项跨物种视神经单核转录组图谱:用大规模 snRNA-seq 刻画人类与多物种视网膜 / 视神经细胞组成,并用 AI 辅助细胞类型注释,特别关联青光眼。
- 规模与跨度:纳入约 15 万(150k)细胞核、覆盖 5 个物种的单核转录组,构建跨物种视神经 / 视网膜细胞图谱,支撑演化与疾病比较。
- 跨物种整合:用整合方法(提及 Scanorama 路线但更倾向模型直接对齐)把不同物种 / 批次数据映射到共享空间,以便可比地识别保守与特异的细胞类型。
- AI 辅助注释:用模型 / 自动化流程对细胞类型做注释,达到 99% / 95% / 90% 的分层注释准确率(对应不同置信层级),显著加速人工注释。
- 青光眼关联:识别出 AS1(特定胶质 / 星形样亚群)与 OPC3(少突胶质前体 3)等亚群在视神经 / 青光眼语境下的变化,提示胶质细胞在视神经损伤中的角色。
- 定位与边界:跨物种神经单细胞 / AI 注释,
青光眼以视神经进行性退变和视网膜神经节细胞(RGC)死亡为特征,既往研究大多围绕RGC死亡的分子机制展开,涉及轴浆运输障碍、神经营养因子剥夺、线粒体功能障碍等多种信号的协同作用 [1]。小鼠模型显示,轴突功能障碍与退变发生在RGC胞体丢失之前 [2],且退变呈从视盘向外放射的扇形分布,提示早期损伤位于视盘 [3];实验性高眼压还会引起视神经少突胶质细胞先于RGC丢失,说明胶质细胞并非旁观者 [4]。在人眼层面,已有基于约15.1万个细胞核的眼后段单核图谱鉴定出37种细胞类型,其中包括多种星形胶质细胞和少突胶质细胞 [6],青光眼GWAS与单核转录组的整合分析也提示风险信号富集于视盘等组织的特定细胞类型 [5]。但如何在跨物种尺度上可比地定义细胞类型,并以可扩展的方式完成注释,一直是瓶颈。
在ImmuneZoom的这场讲座中,Yikai介绍了覆盖5个物种、约15万个细胞核的视网膜/视神经单核转录组图谱。团队用整合方法把不同物种、不同批次的数据映射到共享空间(提到Scanorama路线,但更倾向让模型直接对齐),从而可比地识别保守与特异的细胞类型;再用AI辅助流程对细胞类型做注释,在不同置信层级下分别达到99%、95%、90%的准确率,显著加速了人工注释。在青光眼语境下,研究识别出星形样胶质亚群AS1与少突胶质前体亚群OPC3在视神经中的变化,提示胶质细胞在视神经损伤中的角色。
与既往主要来自小鼠模型的胶质证据 [4] 以及以人为主的单物种图谱 [6] 相比,这项工作的推进在于把比较放进跨物种的共享空间,使“哪些胶质亚群保守、哪些物种特异”能够被系统地回答;同时把胶质与青光眼的关联从遗传富集分析中的细胞类型 [5] 细化到AS1、OPC3这样的具体亚群,为进一步追踪提供了对象。
需要留意的是,材料本身也显出边界:最低置信层级的注释准确率为90%,人工介入仍不可省;AS1与OPC3的变化究竟是视神经损伤的原因还是结果,讲座材料尚未给出答案,仍有待后续机制研究来澄清。
- 1.The molecular basis of retinal ganglion cell death in glaucoma · Prog Retin Eye Res 2012
- 2.Progressive ganglion cell degeneration precedes neuronal loss in a mouse model of glaucoma · J Neurosci 2008
- 3.Retinal ganglion cell degeneration is topological but not cell type specific in DBA/2J mice · J Cell Biol 2005
- 4.Tumor necrosis factor-alpha mediates oligodendrocyte death and delayed retinal ganglion cell loss in a mouse model of glaucoma · J Neurosci 2006
- 5.Integrating genetic regulation and single-cell expression with GWAS prioritizes causal genes and cell types for glaucoma · Nat Commun 2024
- 6.Transcriptomic analysis of the ocular posterior segment completes a cell atlas of the human eye · Proc Natl Acad Sci U S A 2023
来源:专家解读(YouTube) · youtube.com