单细胞转录和染色质可及性分析重新定义成人肾脏的细胞异质性

单细胞转录和染色质可及性分析重新定义成人肾脏的细胞异质性 by 单细胞天地

文章概述

文章标题：《Single cell transcriptional and chromatin accessibility profiling redefine cellular heterogeneity in the adult human kidney》

发表日期和杂志：2021年发表在Nature Communications上

在线阅读链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-22368-w

实验设计

进行了单核ATAC(SnATAC-seq)和RNA(snRNA-seq)测序，以生成成对的、特定细胞类型的染色质可及性和成人肾脏的转录图谱。对5例健康成人肾脏标本进行了SNRNA-SEQ和SnATAC-SEQ检查.

单细胞转录组数据情况

数据链接是：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE151302Sequencing data are deposited in GEO under accession number GSE151302. Previously published snRNA-seq data for three adult kidneys are available in GEO (GSE131882).

可以看到单细胞RNA测序数据一共是5个数据集

GSM4572192 Healthy1_snRNAseq
GSM4572193 Healthy2_snRNAseq
GSM4572194 Healthy3_snRNAseq
GSM4572195 Healthy4_snRNAseq
GSM4572196 Healthy5_snRNAseq

提供了filtered_feature_bc_matrix.h5格式的单细胞数据h5格式文件，直接下载之后使用Read10X_h5函数读取数据下载导入，并创建Seurat对象：

###### step1:导入数据 ######     
library(data.table)
dir='GSE151302_RAW/' 
samples=list.files( dir )
samples 

library(data.table)
sceList = lapply(samples,function(pro){ 
  # pro=samples[1] 
  print(pro) 
  sce=CreateSeuratObject( Read10X_h5(file.path(dir,pro)), 
                          project = strsplit(pro,'_')[[1]][2],
                         min.cells = 5,
                         min.features = 300 ) 
  return(sce)
})
names(sceList)  
 
samples
library(stringr)

sce.all=merge(x=sceList[[1]],
              y=sceList[ -1 ],
              add.cell.ids = str_split(samples,'_',simplify = T)[,2])

as.data.frame(sce.all@assays$RNA@counts[1:10, 1:2])
head(sce.all@meta.data, 10)
table(sce.all$orig.ident)

循环读取小Tips：在循环读取之前，可以先使用pro=samples[1]读取进一个数据集测试一下代码，可以的话就进行后续的循环读取。

后面就是标准分析啦,对读取进来的数据进行质控、harmony整合以及细分亚群定义等。

第一层次降维聚类分群

文章中综合数据snRNA-seq基于谱系特异性标记的表达鉴定了肾皮质内的所有主要细胞类型：

proximal tubule (PT)
parietal epithelial cells (PEC)
thick ascending limb (TAL)
distal tubule (DCT1,DCT2)
connecting tubule (CNT)
collecting duct (PC,ICA,ICB)
endothelial cells (ENDO)
glomerular cell types (MES,PODO)
fibroblasts (FIB)
a small population of leukocytes (LEUK)

通过BioinfoArk提供的中国区chatGPT查询到各个细分亚群的解释：

近曲小管 (PT)：这是肾小管的一部分，负责从原尿中重吸收水分和电解质。常见的近曲小管标记基因有SLC3A1和SLC22A6。
壁细胞 (PEC)：这些细胞位于肾小球的Bowman囊壁上，参与肾小球的结构维持和修复。常见的壁细胞标记基因有CLDN1。
粗升支 (TAL)：这是肾单位的一部分，负责从尿液中重吸收水分和电解质。常见的粗升支标记基因有SLC12A1。
远曲小管 (DCT1,DCT2)：这是肾小管的一部分，负责从尿液中重吸收水分和电解质。常见的远曲小管标记基因有SLC12A3。
连接小管 (CNT)：这是肾小管的一部分，负责从尿液中重吸收水分和电解质。常见的连接小管标记基因有CLDN8。
收集管 (PC,ICA,ICB)：这是肾小管的末端部分，负责从尿液中重吸收水分和电解质，以及调节尿液的酸碱度。常见的收集管标记基因有AQP2。
内皮细胞 (ENDO)：内皮细胞构成血管和淋巴管的内层。内皮细胞的标记基因有CD31（PECAM1）。
肾小球细胞类型 (MES,PODO)：肾小球是肾脏的过滤单位，由肾小球系膜细胞（MES）和足细胞（PODO）等多种细胞类型构成。常见的肾小球细胞标记基因有WT1（肾小球系膜细胞）和NPHS1（足细胞）。
成纤维细胞 (FIB)：成纤维细胞是结缔组织的主要细胞类型，负责产生细胞外基质。成纤维细胞的标记基因有ACTA2（肌动蛋白）。
少量的白细胞 (LEUK)：白细胞是免疫系统的重要组成部分，负责对抗感染和疾病。白细胞的标记基因有CD45（PTPRC）。