单核和原位RNA测序：揭示人类胰腺的细胞形态

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该研究通过单核RNA测序对来自成人和新生儿供体的胰腺的120,000多个细胞进行了分析。创建了第一个全面的人类胰腺细胞图谱，包括上皮和非上皮成分，并发现了3种不同的腺泡细胞类型，这些细胞可能对胰腺的稳态和炎症过程产生影响。人类胰腺细胞图谱可用于了解胰腺细胞生物学，并为进行比较疾病组织样本以绘制胰腺疾病的细胞基础提供重要参考.

一、成人胰腺细胞类型的表征

从3名男性和3名女性死者供者收集的胰腺活检样本（总共13个样本）中分离细胞核（图1A）。单核测序(single-nucleus sequencing, sNuc-seq)数据集可以与单细胞测（single-cell RNA–sequencing, scRNA-seq)数据集合并且完全集成，说明可以捕获之前报道的所有胰腺细胞类型（图1B和C）。

图1 sNuc-Seq鉴定人类健康胰腺中的细胞类型

内分泌细胞（约占总数的 6%）的标志物为胰高血糖素（GCG，α 细胞）、胰岛素（INS、β 细胞）、胰多肽（PPY，γ 细胞）和生长抑素（SST，δ 细胞）（图2A）。内皮细胞（占总细胞核的1.9%），其特征是表达 FLT1、PLVAP、VWF、CD36 和 SLCO2A1。巨噬细胞（占总细胞核的0.7%），表达 CD74、PTPRC、ZEB2、HLA-DRA 、HLA-DRB1 和 HLA-DPA1（图 2B）。胰腺星状细胞 (PSC) 有两种状态，静止 (quiescent pancreatic stellate cells, qPSC) 和激活的胰腺星状细胞 (activated pancreatic stellate cells, aPSC)。qPSC 表达更高水平的 SPARCL1，类似于肝星状细胞，还有PDGFRB和FABP4，它们可能调节类视色素的储存（图2B）。此外，qPSC 具有更高水平的结蛋白 (DES)、整联蛋白 (ITGA1)、CSPG4和MCAM，表明qPSC也构成胰腺中的周细胞。当PSC激活时，它们会获得肌成纤维细胞样形态，并能够迁移和重塑细胞外基质。qPSC和aPSC都表达COL4A1和COL4A2，但aPSC具有更高水平的编码其他胶原蛋白的mRNA水平，如 COL5A2、COL6A3 和基底膜成分。此外，在aPSC中，检测到更高水平的SLIT2和LUM，它们是肝星状细胞的纤维化和迁移介质。我们还检测到一组表达CDH19、S100B、CRYAB、PMP22 和 SCN7A 的雪旺氏细胞（80个细胞核，占总数的0.02%）。

图2 导管细胞亚型的表征

二、人类新生儿胰腺的单核测序

收集了21天新生儿的样本并进行了sNuc-seq（10,528 个核）（图3A和B）。新生儿外分泌隔室约占器官的50%，约占成人胰腺的90%（图3C）。 此外，在新生儿中检测到胰腺内分泌细胞占胰腺的22%，而在成人中为6%（图3C）。新生儿delta细胞是内分泌胰岛的第三种主要细胞类型，占内分泌细胞的29%，而成人为15%（图3D）。Alpha和Beta细胞分别占21%和48%（图3D）。我们还在内分泌隔室中捕获了42个 GHRL+（Ghrelin）ε细胞（图3B），其特征在于表达高水平的ACSL1，ACSL1编码酰基辅酶A合成酶，催化辛酰基添加到生长素释放肽（图3E）。

图3 sNuc-Seq鉴定人类健康胰腺中的 细胞类型

Acinar-i和acinar-s细胞也在新生儿的外分泌细胞中被检测到（图 4A）。acinar-i细胞中大约 4% 的转录物编码消化酶基因，而acinar-s 中的这一比例为33%，与同源成人细胞中的水平相似（图4A）。 然而，在新生儿腺泡细胞中没有检测到AMY2A、AMY2B和PNLIP，即在新生儿中几乎没有检测到胰淀粉酶或脂肪酶活性（图4B）。此外，腺泡REG+细胞群没有检测到，表明在出生后到成人发育过程中存在进一步的调节REG蛋白的机制（图3B）。在导管室中，没有检测到MUC5B+群体，这可能反映了人类新生儿胰腺的导管细胞产量低（图3B）。

图4 新生儿健康胰腺的腺泡、内皮和免疫成分的表征

三、mRNA原位测序

多维 mRNA密度估计进行基于点的空间细胞类型分析（spot-based spatial cell–type analysis by multidimensional mRNA density estimation, SSAM）细胞图显示sNuc-seq 识别的所有细胞类型，以及多细胞组织特征（图 5A）。SSAM细胞图检测到的细胞类型比例也与sNuc-seq检测到的细胞类型的一致（图 5B）。为了探测胰腺细胞类型之间的空间关系，进行了细胞类型接近度的经验统计建模。为了确认这种方法的有效性，我们首先量化了明确的多细胞结构内的空间关系，确认了alpha和beta细胞的相互接近（图5C和D）。内皮细胞是最靠近内分泌胰岛的非上皮细胞类型（图5E），因为它们支持高需氧量以及胰岛的葡萄糖感应和内分泌功能。

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