dedecms手機(jī)網(wǎng)站仿制,wordpress克隆他人的網(wǎng)站,內(nèi)容分享網(wǎng)站設(shè)計(jì),蘇州手機(jī)app開發(fā)公司在單細(xì)胞 RNA 測序技術(shù)迅速普及的今天#xff0c;我們不再滿足于“知道有哪些細(xì)胞存在”#xff0c;而希望進(jìn)一步回答#xff1a; 不同細(xì)胞之間是如何交流的#xff1f; 哪些細(xì)胞主導(dǎo)信號發(fā)送#xff0c;哪些細(xì)胞是主要的信號接收者#xff1f; 腫瘤細(xì)胞怎樣與免疫細(xì)胞溝…在單細(xì)胞 RNA 測序技術(shù)迅速普及的今天我們不再滿足于“知道有哪些細(xì)胞存在”而希望進(jìn)一步回答不同細(xì)胞之間是如何交流的哪些細(xì)胞主導(dǎo)信號發(fā)送哪些細(xì)胞是主要的信號接收者腫瘤細(xì)胞怎樣與免疫細(xì)胞溝通從而影響免疫微環(huán)境CellChat 正是為這些問題而生的工具。它利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)重建細(xì)胞之間的信號通訊網(wǎng)絡(luò)cell–cell communication network幫助研究者理解組織或疾病狀態(tài)的復(fù)雜細(xì)胞生態(tài)系統(tǒng)。一、CellChat 的核心原理是什么CellChat 的核心思想可以概括為一句話根據(jù)細(xì)胞表達(dá)的配體Ligand和受體Receptor推斷細(xì)胞之間是否存在信號傳遞并量化其強(qiáng)度。整個(gè)推斷過程包含四個(gè)關(guān)鍵步驟1. 構(gòu)建 Ligand–Receptor 知識庫Database細(xì)胞不能直接“說話”必須通過配體Ligand由發(fā)送細(xì)胞分泌如 CXCL12、TGFB1、WNT5A受體Receptor由接收細(xì)胞表達(dá)如 CXCR4、TGFBR1、FZDCellChat 內(nèi)置大型人工整理數(shù)據(jù)庫包括配體–受體二元對如 CXCL → CXCR配體復(fù)合體如 IL6 IL6R IL6ST受體復(fù)合體如 TGFBR1–TGFBR2多組分信號通路如 WNT/Frizzled 家族細(xì)胞外基質(zhì)相互作用如 Collagen–Integrin這是 CellChat “推斷通訊”最基礎(chǔ)的知識來源。2. 根據(jù)單細(xì)胞表達(dá)確定“哪些細(xì)胞能產(chǎn)生信號”對每個(gè)細(xì)胞群如 T cell、B cell、FibroblastCellChat計(jì)算配體的平均表達(dá)量受體的平均表達(dá)量是否高于表達(dá)背景是否滿足配體 / 受體復(fù)合體的構(gòu)建要求只有顯著表達(dá)配體的細(xì)胞才能作為信號發(fā)送端Sender只有顯著表達(dá)受體的細(xì)胞才能作為信號接收端Receiver3. 計(jì)算每一對細(xì)胞之間的信號強(qiáng)度CellChat 通過統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算信號強(qiáng)度通訊概率communication probability 配體表達(dá) × 受體表達(dá) × 細(xì)胞數(shù)量校正 × 通路權(quán)重其中還包括多配體、多受體子單元的最小表達(dá)限制結(jié)構(gòu)蛋白復(fù)合體的組裝概率細(xì)胞數(shù)量差異校正避免“大群體壓倒一切”的誤差最終得到一個(gè)矩陣Receiver1Receiver2Receiver3…Sender10.580.100.30…Sender20.020.000.50………………每一個(gè)數(shù)字代表某一條信號通路在某一對細(xì)胞之間的通訊概率或強(qiáng)度。4. 構(gòu)建完整的細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行可視化CellChat 提供多種可視化方式環(huán)形圖Circle plot展示不同細(xì)胞之間的通路連接層級圖Hierarchy plot展示信號的“發(fā)送–接收方向性”熱圖Heatmap比較不同細(xì)胞間通訊強(qiáng)度氣泡圖Bubble plot展示特定配體–受體在 sender/receiver 的表達(dá)組合中心性分析Centrality analysis判斷哪些細(xì)胞是網(wǎng)絡(luò)中心還能進(jìn)行多樣本對比通路富集分析細(xì)胞通訊強(qiáng)度變化分析信號網(wǎng)絡(luò)“主導(dǎo)者”sender、“目標(biāo)”receiver、“調(diào)節(jié)者”moderator的識別這些工具使得細(xì)胞通訊從“定性猜測”變成了“定量推斷”。二、CellChat 中常見的信號通路類別及其生物學(xué)意義CellChat 將大量配體–受體對歸納為有生物學(xué)意義的信號通路signaling pathways這些通路通常代表一種特定的細(xì)胞通訊模式。下面為常見類別及功能簡介信號通路類別代表通路CellChat 中常見主要參與細(xì)胞類型核心生物學(xué)功能常見研究場景趨化與免疫遷移信號CXCL、CCLT 細(xì)胞、B 細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞調(diào)控免疫細(xì)胞遷移、組織定位、炎癥反應(yīng)腫瘤免疫微環(huán)境、炎癥、自身免疫炎癥與免疫調(diào)節(jié)信號MIF、TNF、IL1巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、免疫激活或免疫抑制腫瘤、慢性炎癥、感染免疫檢查點(diǎn) / 抑制信號TGF-β、PD-1/PD-L1部分T 細(xì)胞、Treg、腫瘤細(xì)胞抑制免疫應(yīng)答、誘導(dǎo)免疫耐受腫瘤免疫逃逸生長與分化信號WNT、FGF、EGF上皮細(xì)胞、干細(xì)胞、成纖維細(xì)胞細(xì)胞增殖、分化、干性維持發(fā)育生物學(xué)、腫瘤發(fā)生細(xì)胞命運(yùn)決定信號NOTCH干細(xì)胞、免疫細(xì)胞決定細(xì)胞命運(yùn)、分化方向發(fā)育、免疫分化、腫瘤干性血管生成相關(guān)信號VEGF、ANGPT內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞血管生成、血管穩(wěn)定性腫瘤血管、組織修復(fù)基質(zhì)與細(xì)胞黏附信號COLLAGEN、LAMININ、FN1成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞細(xì)胞黏附、遷移、組織結(jié)構(gòu)維持腫瘤侵襲、纖維化整合素介導(dǎo)信號INTEGRIN成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞細(xì)胞-基質(zhì)相互作用、機(jī)械信號感知ECM 重塑、腫瘤轉(zhuǎn)移代謝與應(yīng)激相關(guān)信號IGF、HGF腫瘤細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞代謝調(diào)控、細(xì)胞存活腫瘤代謝、組織損傷神經(jīng)-免疫相關(guān)信號NRG、SEMA神經(jīng)細(xì)胞、免疫細(xì)胞神經(jīng)調(diào)控、免疫調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)、腫瘤神經(jīng)浸潤發(fā)育與形態(tài)建成信號BMP、HEDGEHOG干細(xì)胞、間充質(zhì)細(xì)胞器官發(fā)育、形態(tài)建成胚胎發(fā)育、再生醫(yī)學(xué)注意一個(gè)信號通路 ≠ 一個(gè)配體–受體對CellChat 中的 “WNT”“CXCL”“MIF” 等通常是一整類信號模塊里面有多個(gè)配體受體對。同一通路可由多種細(xì)胞發(fā)送和接收例如 MIF 在腫瘤中往往呈現(xiàn)“廣譜通訊”而 WNT、TGF-β 更強(qiáng)調(diào)方向性。通路強(qiáng)度反映潛在通訊活躍程度并不等價(jià)于蛋白水平或功能實(shí)驗(yàn)結(jié)論需要結(jié)合生物學(xué)背景解釋。三、如何用CellChat探索這些通路層級聚焦CellChat的分析通常是層級式的。你可以先從整體網(wǎng)絡(luò)水平觀察哪些信號通路在全局通訊中占主導(dǎo)地位然后聚焦到單個(gè)通路水平查看該通路下具體的配體-受體對和細(xì)胞類型對。模式識別利用CellChat的模式識別功能可以發(fā)現(xiàn)多個(gè)細(xì)胞類型為完成一個(gè)共同目標(biāo)如“招募免疫細(xì)胞”、“促進(jìn)血管生成”而協(xié)調(diào)激活的信號通路組合。比較分析這是最強(qiáng)大的應(yīng)用之一。通過對比健康 vs 疾病、治療前 vs 治療后、不同時(shí)間點(diǎn)的樣本你可以精確找出哪些信號通路的增強(qiáng)或減弱是疾病發(fā)生或治療響應(yīng)的關(guān)鍵。理解這些通路本質(zhì)上是解讀細(xì)胞的“意圖”趨化信號如CXCL好比“定位廣播”呼叫免疫細(xì)胞前往特定地點(diǎn)。生長信號如WNT, EGF如同“生長指令”命令細(xì)胞分裂或分化。抑制信號如TGF-β則是“剎車信號”防止免疫反應(yīng)過度或細(xì)胞無限增殖。黏附與基質(zhì)信號構(gòu)成了細(xì)胞生存和移動(dòng)的“物理環(huán)境與道路”。舉例具體的生物學(xué)場景在腫瘤微環(huán)境中你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞高表達(dá)VEGF誘導(dǎo)血管生成為自己供能同時(shí)大量分泌TGF-β抑制殺傷性T細(xì)胞功能并釋放CXCL趨化因子招募更多抑制性免疫細(xì)胞。這一系列通路活動(dòng)共同勾勒出腫瘤“武裝自己、麻痹敵人”的逃逸策略。在組織損傷修復(fù)過程中你會(huì)觀察到FGF、VEGF等生長和血管生成通路被迅速激活以促進(jìn)再生隨后TGF-β等通路被上調(diào)以結(jié)束修復(fù)、防止過度增生形成一個(gè)精細(xì)的時(shí)空調(diào)控程序?？偨Y(jié)而言CellChat提供的這套強(qiáng)大的信號通路分類與量化分析框架使我們能夠超越對細(xì)胞類型的簡單描述深入到驅(qū)動(dòng)組織功能、疾病進(jìn)程的動(dòng)態(tài)分子對話機(jī)制層面。通過對這些“專業(yè)語言”的破譯我們才能真正理解細(xì)胞社會(huì)如何運(yùn)作并為精準(zhǔn)干預(yù)疾病提供最清晰的靶點(diǎn)地圖。