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Nature Immunology
人类皮肤成纤维细胞单细胞与空间图谱揭示跨组织疾病相关亚型

2025-10-02

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本研究通过整合单细胞RNA测序与空间转录组数据,构建了健康与疾病状态下人类皮肤成fibroblasts的高分辨率图谱,识别了六种健康相关成纤维细胞亚型与三种疾病特异性亚型,特别揭示了F6:炎性肌成纤维细胞在炎症性皮肤疾病与瘢痕形成中的关键作用,为皮肤疾病机制研究提供了重要资源。

 

文献概述
本文《A single-cell and spatial genomics atlas of human skin fibroblasts reveals shared disease-related fibroblast subtypes across tissues》,发表于Nature Immunology杂志,回顾并总结了皮肤成纤维细胞在健康与多种疾病中的亚型异质性,利用大规模单细胞测序与空间组学技术,建立了统一的成纤维细胞分类体系,并揭示了与免疫微环境、炎症、纤维化和癌症相关的成纤维细胞状态。研究特别强调了F6炎性肌成纤维细胞在皮肤创伤修复、炎症性病变和瘢痕形成中的核心作用。文章为皮肤成纤维细胞在多种疾病中的分子特征和空间定位提供了系统性框架,有助于理解皮肤稳态与疾病状态的细胞基础。

背景知识
成纤维细胞是皮肤结构和微环境的关键组成部分,在组织修复、免疫调控和纤维化中发挥核心作用。尽管已有研究描述成纤维细胞的多种状态,但缺乏空间定位信息与跨疾病统一分类,限制了其在病理机制中的应用。本文通过整合健康与23种皮肤疾病数据,结合跨组织疾病分析,识别了疾病适应型与疾病特异性成纤维细胞亚群。特别地,F6炎性肌成fibroblasts在瘢痕高风险疾病中富集,提示其在炎症与组织重塑中的分子机制。研究为成纤维细胞在皮肤疾病中的功能演化提供了新的视角,并为疾病分类与治疗策略奠定了基础。

 

构建精准免疫调控疾病模型:F3与F6成纤维细胞在免疫炎症相关疾病中高度保守,适用于研究免疫微环境、炎症因子招募及组织重塑。提供从基因编辑到表型分析的一站式服务,支持组织特异性成纤维细胞研究与疾病机制探索。

 

研究方法与实验
研究人员整合了来自32个数据集的210万个单细胞RNA测序数据,并使用scVI进行统一分析。通过scPoli深度学习模型,对疾病状态下的成纤维细胞进行重新分类,结合空间转录组(10x Xenium和Visium)确定各亚型的空间分布。进一步通过免疫荧光、基因模块评分、轨迹分析等手段验证成纤维细胞在皮肤损伤、炎症与纤维化中的演化路径。

关键结论与观点

  • 在健康皮肤中鉴定出六种成纤维细胞亚型,包括F1:浅层成纤维细胞、F2:普遍型成纤维细胞、F3:FRC样成纤维细胞、F4:毛囊相关成纤维细胞、F5:施万细胞样成纤维细胞,以及F2/3:血管周围成纤维细胞。
  • F3亚型表达CCL19、CD74、HLA-DRA等免疫趋化因子,可能维持浅表血管周围免疫微环境,与淋巴组织FRCs具有转录组相似性。
  • F6炎性肌成纤维细胞(IL11+MMP1+CXCL8+IL7R+)在炎症性皮肤疾病、瘢痕高风险疾病和皮肤癌中高度富集,提示其在免疫细胞招募与组织重塑中的核心作用。
  • 轨迹分析显示,F6炎性肌成纤维细胞可能由F1浅层成纤维细胞转化而来,而F7肌成纤维细胞则代表更终末分化状态,主要存在于纤维化皮肤疾病中。
  • 在伤口愈合时间序列分析中,F6在早期伤口中出现,随后被F7取代,提示其作为纤维化过程中的过渡细胞状态。
  • 通过跨组织整合分析,F3和F6成纤维细胞亚型在炎症性肠病、类风湿性关节炎和肺纤维化中也有富集,表明其具有系统性免疫调控与疾病相关性。

研究意义与展望
本研究首次构建了健康与疾病状态下皮肤成纤维细胞的统一分类体系,并通过空间定位揭示了其功能多样性。F6炎性肌成纤维细胞的发现为皮肤炎症与瘢痕研究提供了新的分子标志物和潜在治疗靶点。未来可进一步研究这些亚型在皮肤疾病中的动态变化机制,以及其在组织工程和再生医学中的应用潜力。

 

皮肤疾病机制研究与药物靶点验证:提供皮肤相关疾病模型构建、成纤维细胞分化轨迹研究及炎症因子功能验证服务,支持皮肤炎症、纤维化与癌症模型的药效评估与机制研究。

 

结语
本研究通过单细胞与空间组学技术,系统性解析了皮肤成纤维细胞在健康与疾病中的异质性,识别了F6炎性肌成纤维细胞作为皮肤炎症与瘢痕风险的重要标志物。研究还揭示了成纤维细胞在皮肤疾病中从健康状态向疾病状态的演化路径,为疾病分类、机制解析与靶向治疗提供了坚实基础。此外,跨组织分析表明F3与F6亚型在多种免疫相关疾病中高度保守,提示其在系统性炎症中的广泛作用。这些发现不仅推动了皮肤成纤维细胞生物学研究,也为未来疾病模型与转化医学提供了重要资源。

 

文献来源:
Lloyd Steele, Bayanne Olabi, Kenny Roberts, Mohammad Lotfollahi, and Muzlifah Haniffa. A single-cell and spatial genomics atlas of human skin fibroblasts reveals shared disease-related fibroblast subtypes across tissues. Nature Immunology.
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