10x Genomics单细胞测序在新冠肺炎研究中的应用
01 利用单细胞测序揭示COVID-19的免疫景观
标题：COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas
发表期刊：Cell
影响因子：38.637
DOI:10.1016/j.cell.2021.01.053
发表时间：2021.2.3
摘要：研究人员对来自196名COVID-19患者和对照组的 284个样本进行了单细胞 RNA 测序，并创建了一个包含146万个细胞的免疫图谱。大型数据收集使作者能够确定不同的外周免疫亚型变化与COVID-19的年龄、性别、严重性和疾病阶段等不同临床特征有关。SARS-CoV-2 RNA存在于多种上皮和免疫细胞类型中，并伴随病毒阳性细胞内的转录组显著变化。S100A8/A9的系统性上调，主要由外周血中的巨核细胞和单核细胞引起，可能导致重症患者中频繁观察到的细胞因子风暴。这些数据为了解COVID-19的发病机理和制定有效的治疗策略提供了丰富的资源。
标题：Single-cell landscape of immunological responses in patients with COVID-19
发表期刊：Nature immunoloy
影响因子：20.479
DOI: 10.1038/s41590-020-0762-x
发表时间：2020.8.12
摘要：在SARS-CoV-2感染引起的2019年新型冠状病毒病(COVID-19)的研究中，疾病严重程度与宿主免疫反应之间的关系尚不完全清楚。研究人员对5名健康供体和13名COVID-19患者的外周血样本进行了单细胞RNA测序，包括中度、重度和恢复期病例。通过确定免疫细胞的转录谱，结合组装的 T细胞受体和B细胞受体序列，分析了免疫细胞的功能特性。COVID-19患者中的大多数细胞类型均表现出强烈的干扰素-α反应和整体急性炎症反应。此外，高度细胞毒性效应T细胞亚群如CD4+ effector-GNLY (granulysin), CD8+effector-GNLY和NKT CD160与中度患者的康复有关。在重症患者中，免疫系统的特征是干扰素反应紊乱，免疫力衰竭，T细胞受体组成偏向，T细胞广泛扩散。这些发现说明了疾病进展过程中免疫反应的动态性质。
02 利用单细胞测序，快速鉴定出SARS-Cov-2的潜在中和抗体
标题：Potent Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 Identified by High-Throughput Single-Cell Sequencing of Convalescent Patients' B Cells
发表期刊：Cell
影响因子：38.637
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.025
发表时间：2020.5.17
摘要：COVID-19大流行迫切需要治疗和预防干预。作者通过高通量单细胞RNA和VDJ测序对60 名恢复期患者富含抗原的B细胞，快速鉴定出SARS-CoV-2中和抗体。从8,558种抗原结合 IgG1+克隆型中，鉴定出14种有效的中和抗体，其中强效的BD-368-2对假性SARS-CoV-2和真性SARS-CoV-2的IC50分别为1.2 ng/mL和15 ng/mL。BD-368-2在SARS-CoV-2感染的 hACE2转基因小鼠中也显示出强大的治疗和预防功效。此外,通过对中和抗体与尖晶体三聚体复合物的3.8Å Cryo-EM结构的研究发现,该抗体的表位与ACE2结合位点重叠。研究人员还证明了SARS-CoV-2中和抗体可以根据预测的CDR3H结构与 SARS-CoV中和抗体的相似性来直接选择。通过高通量单细胞B细胞测序可以有效地发现人类中和抗体，以应对流行性传染病。
标题：Rapid isolation and immune profiling of SARS-CoV-2 specific memory B cell in convalescent COVID-19 patients via LIBRA-seq.
发表期刊：Signal Transduction and Targeted Therapy
影响因子：12.818
DOI:https://doi.org/10.1038/s41392-021-00610-7
发表时间：2021.5.17
摘要：B细胞反应在对抗SARS-CoV-2感染中起着关键作用。然而，人们对SARS-CoV-2感染后配对的SARS-CoV-2抗原特异性BCR库的多样性和频率知之甚少。作者从5名康复期COVID-19患者中分离出记忆B细胞和浆细胞，进行了单细胞 RNA 测序和 VDJ测序，并分析了抗体免疫反应和转录异质性。通过LIBRA-seq将BCR与抗原特异性联系起来，确定了一个独特的活化记忆B细胞亚群(CD11chigh CD95high)，与记忆B细胞相比，SARS-CoV-2抗原标记细胞的比例更高。研究人员揭示了SARS-CoV-2感染后配对BCR库的多样性以及 SARS-CoV-2抗原特异性免疫球蛋白重链和轻链的非随机配对。不同的恢复期个体间存在公共抗体克隆型。此外，LIBRA-seq分离的几种抗体通过ELISA测定显示出对SARS-CoV-2受体结合域(RBD)或核蛋白(NP)的高结合亲和力。LIBRA-seq 分离的两种RBD反应性抗体C14646P3S和 C2767P3S在体外对假型和真实SARS-CoV-2病毒表现出高中和活性。在单细胞水平上提供了对 SARS-CoV-2感染后， B胞反应的基本见解。
03 利用单细胞测序，了解COVID-19的致命性
标题：A molecular single-cell lung atlas of lethal COVID-19
发表期刊：Nature
影响因子：42.778
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03569-1
发表时间：2021.4.29
摘要：呼吸衰竭是重型SARS-CoV-2感染患者死亡的主要原因，但目前对肺组织水平的宿主反应仍知之甚少。研究人员对19名死于COVID-19并接受快速尸检的个体和7名对照个体的肺中的约116,000个细胞核进行了单核RNA测序。综合分析确定了细胞组成、转录细胞状态和细胞间相互作用的重大变化，从而提供了对COVID-19致命机制的深入了解。COVID-19患者的肺部高度发炎，异常活化的单核细胞衍生的巨噬细胞和肺泡巨噬细胞密集浸润，但 T细胞反应受损。与其他病毒和细菌导致的肺炎相比，单核细胞/巨噬细胞来源的白细胞介素-1β和上皮细胞来源的白细胞介素-6是ARS-CoV-2感染的独特特征。肺泡2型细胞炎症相关的瞬时祖细胞，未能完全转变为肺泡1型细胞，导致肺再生受损。此外，研究人员确定了CTHRC1+病理性成纤维细胞3导致 COVID-19中迅速发生的肺纤维化。推断蛋白质活性和配体-受体的相互作用，破坏了有害回路的假定药物靶标。该图谱可以解剖致命的 COVID-19，可能有助于我们了解COVID-19幸存者的长期并发症，并为治疗开发提供重要资源。
标题：Single-cell RNA sequencing of blood antigen-presenting cells in severe COVID-19 reveals multi-process defects in antiviral immunity
发表期刊：Nature Cell Biology
影响因子：20.042
DOI:https://doi.org/10.1038/s41556-021-00681-2
发表时间：2021.5.10
摘要：COVID-19可导致危及生命的呼吸衰竭，炎症介质和病毒载量增加。研究人员进行了单细胞 RNA 测序，以建立4名健康捐献者以及15名中度或重度 COVID-19肺炎患者在入住重症监护病房后的第1天和第4天的血液抗原呈递细胞(APC)的高分辨率图谱。生成了一个包含81,643个APC的独特数据集，包括单核细胞和稀有树突状细胞(DC)子集。研究人员发现了重症患者特定 APC中抗病毒免疫防御的多过程缺陷：(1)浆细胞样DC(pDC，抗病毒免疫的关键效应物)中促凋亡途径增加，(2)先天传感器TLR9减少和DHX36在PDC和CLEC9a+DCs中减少，(3)单核细胞亚群中抗病毒干扰素刺激基因的下调，(4)cDC1c+DCs中主要组织相容性复合体(MHC) II类相关基因和MHC II类反式激活因子活性的降低，表明病毒抑制抗原呈递。这些新机制可以解释患者病情加重，并提出免疫防御的新略。
