脑和肺血管及血管相关细胞类型数据库 | 单细胞专题

Posted 2021-04-29 联川生物

背景介绍

血管系统主要由两种细胞类型构成：内皮细胞（endothelial cells），血管内皮细胞是覆盖在血管内腔表面的连续单层扁平细胞；壁细胞，围绕和/或者沿着内皮管伸展。壁细胞是周细胞（pericyte，PC）和血管平滑肌细胞（SMC）的统称。周细胞又称Rouget细胞，是一种包围全身毛细血管和静脉中内皮细胞的细胞，可以收缩。 SMC是构成血管壁组织结构和维持血管张力的主要细胞成分。尽管在解剖位置和细胞形态存在明显差异，但我们对不同壁细胞亚型的分子和功能差异的了解仍然有限。

大动脉和静脉具有明显可区分的外层-外膜（含有成纤维细胞样细胞）和细胞外基质（ECM），然而在功能上和转录组学上更准确地定义外膜ECM细胞仍然缺失，对沿着较小的动脉和静脉分支存在外膜细胞也知之甚少。 为了实现对血管及血管相关细胞细胞类型的分子理解，研究人员采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析了脑和肺中的血管和血管相关细胞分子特征并构建了相关细胞类型数据库（http://betsholtzlab.org/VascularSingleCells/database.html ），相关结果于 2018年8月21日在线发表在SCIENTIFIC DATA（Single-cell RNA sequencing of mouse brain and lung vascular and vessel-associated cell types），数据库包含3436个小鼠脑血管及血管相关单细胞转录组数据（15个细胞类型）以及1504个小鼠肺单血管及血管相关单细胞转录组数据（17个细胞类型）。

脑血管细胞分离参考文献：DOI: 10.1038/protex.2017.159；

血管周单细胞分离参考文献：DOI:10.1038/protex.2018.005；

肺血管单细胞分离参考文献：DOI:10.1038/protex.2018.006。

为了从成年小鼠脑和肺中捕获血管和血管相关细胞类型，研究人员使用了一组转基因报告小鼠：

分析得到的15种小鼠脑血管及血管相关细胞包括：周细胞、三种类型的血管平滑肌细胞（静脉，小动脉和动脉）、小胶质细胞、两种类型的成纤维细胞样细胞、少突胶质细胞谱系细胞、六种类型的内皮细胞（静脉，毛细血管，动脉和 其他三种 ）和星形胶质细胞（下图a）。

17种小鼠肺血管及血管相关细胞包括：成纤维细胞亚型（4个cluster）、软骨 /软骨膜相关细胞（2个cluster）、周细胞（1个cluster）、血管平滑肌细胞（1个cluster）和两种不同类型的内皮细胞（8个cluster）（下图b）。

数据库介绍

数据库分为两部分：

(1)   Search gene expression in vascular single cells

此功能可以直接搜索感兴趣的基因，例如我们输入Sfrp2，可以得到该基因在脑（上图）和肺（下图）中每个细胞和每个细胞群体中的表达情况。

脑中个各细胞/细胞群体Sfrp2表达

肺中个各细胞/细胞群体Sfrp2表达

(2)   Identify enriched genes in brain cell type(s)

此功能可以选择不同的细胞类型做细胞类型间差异基因分析，通过勾选细胞类型，可以选择一对一比较，也可以做一对多和多对多比较，通过“Type/group 1 expression threshold”选项可以选择Type/Group 1细胞群体的最低表达阈值。例如Type/Group 1选择静脉血管平滑肌细胞，Type/Group 2选择小动脉血管平滑肌细胞，Type/group 1 expression threshold选择50，得到静脉血管平滑肌细胞中富集的基因。

得到的分析数据在第一部分在线搜索验证，发现Sfrp2、Nodal在PC中特异性高表达。

数据库链接：

http://betsholtzlab.org/VascularSingleCells/database.html

参考文献

He L, Vanlandewijck M, Mäe MA, et al. Single-cell RNA sequencing of mouse brain and lung vascular and vessel-associated cell types. Sci Data. 2018

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