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scRNA-seq&scATAC-seq揭示如何刺激新生毛囊

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scRNA-seq&scATAC-seq揭示如何刺激新生毛囊

发布日期:2020-11-11 作者: 点击:

  在深层皮肤损伤后,哺乳动物的进化为了加速伤口愈合,会产生纤维化疤痕。我们无法再生功能性真皮以及一些功能附属物是人类皮肤伤口愈合的主要障碍。有趣的是,一些组织拥有再生的能力,例如全层切除皮肤伤口后的新生毛囊(HF)形成已经在小鼠中被证明,这作为一个强大的模型,以了解潜在的皮肤再生机制。哺乳动物的新皮肤修复纤维化瘢痕的形成是由于真皮成纤维细胞占优势,容易产生过量的纤维胞外基质。因此,确定成纤维细胞的来源对于改善伤口愈合效果的治疗至关重要。

  

  长期以来,HF被认为是伤口愈合过程中再生间充质细胞的潜在来源。事实上,成人HFs 内真皮干细胞(hfDSCs),在HFs经历反复的变性、重塑和再生周期时,能够不断地用新的间充质干细胞(mesenchymal cells)重新填充HFs。在这里,作者想知道HF相关的间充质祖细胞(mesenchymal progenitors,MPs)是否参与了伤口愈合,以及它们是否代表了新生HFs中的诱导间充质干细胞的主要来源。已有研究发现,骨骼肌和心脏中存在MPs,Hic1是MPs的maker基因,在组织损伤后被激活。

  

  真皮成纤维细胞在稳态时和损伤时的反应表现出相当大的异质性。定义修复性成纤维细胞的谱系起源和促进纤维化或相反地促进毛囊再生的调节程序将对促进伤口愈合效果至关重要。作者发现毛囊间MPs对创伤修复的作用有限。相反,以Hic1为标志的毛囊间的祖细胞产生了大量的修复性成纤维细胞,并表现出功能分化,介导创面新真皮中心的再生和周围瘢痕的形成。通过scRNA-seq发现了独特的转录、调控和上皮-间充质转化特征使MPs具有再生能力。同时结合scATAC -seq突出了再生相关基因座内染色质可及性的变化。最后,针对RUNX1和维甲酸信号的药理调节或在创伤激活的成纤维细胞中,同时发现Hic1的缺失促进愈合,表明修复性成纤维细胞具有潜在可变化的再生能力。

  scRNA-seq

  实验设计

  

  scRNA-seq

  

  为了分离包含创面新真皮的细胞,作者在Hic1-tdTomato+小鼠幼鼠身上创建了小(8毫米直径)和大(1.5厘米直径)的全切层伤口。通过流式分选获得5个关注的细胞群(1.小创面D8 (SWD8)细胞,2.SWD14, 3.D14大创面外周细胞,4.D14大创面中心细胞,5.P28时期未伤皮肤细胞),即5个样本,然后分别上机10X Genomics 进行scRNA-seq。

  

  scATAC-seq

  

  分离细胞核用于10x Chromium Next GEM scATAC -seq分析,从D14大伤口中心区域中收集了50,000个细胞,放入100ml的冷冻裂解缓冲液中,在冰上抽核,要求无核起泡。使用CountessTM II自动细胞计数仪对细胞核进行定量计数,使用10x Chromium Chip E对5000个细胞核进行捕获,并进行后续的测序。


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关键词:scRNA-seq

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