单细胞测序分析脊髓损伤修复的关键基因和细胞通讯

来源：中华骨科杂志2025年第05期北京时间：

作者：安岩,朱祥,王博,张琳,于世炎

单位：北京积水潭医院,中国人民解放军陆军第八十二集团军医院,北京积水潭医院,西京医院,中国人民解放军陆军第八十二集团军医院

摘要：目的 通过转录组测序和单细胞测序分析揭示脊髓损伤修复过程中的关键基因和细胞通讯。方法 通过基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus，GEO）下载2个脊髓损伤相关的转录组测序数据集和1个单细胞测序数据集。使用R软件中的limma包分析2个转录组测序数据集的差异基因，进行交叉分析鉴定共同的差异基因；利用the Database for Annotation，Visualization and Integrated Discovery（DAVID）数据库对差异基因进行基因本体论（Gene Ontology，GO）和京都基因与基因组百科全书数据库（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）功能富集分析；采用cyto Scape软件中cytoHubba插件鉴定蛋白互作网络中的核心基因。使用R软件中Seurat包分析单细胞测序数据集，主成分分析（principal components analysis，PCA）对数据降维，t分布随机近邻嵌入（t-distributed stochastic neighbor embedding，t-SNE）对单细胞数据进行可视化。使用R软件中的cellChat包分析不同细胞群之间的细胞通讯。结果 脊髓损伤相关转录组测序数据差异分析获得了98个共同的差异基因。GO和KEGG功能富集分析鉴定了损伤修复、巨噬细胞活化、免疫反应细胞活化等生物学过程。蛋白互作网络预测了其中10个核心基因： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 。单细胞测序数据集可视化为星形胶质细胞、神经元、内皮细胞、单核细胞、成纤维细胞、B细胞6个细胞群。细胞通讯分析揭示细胞群之间的细胞通讯方式包括SPP1-（ITGAV+ITGB1）、SPP1-（ITGA5+ITGB1）、TNF-TNFRSF1A传递途径等。 结论 脊髓损伤修复过程中星形胶质细胞通过SPP1传递途径接受成纤维细胞、单核细胞、神经元的信号，星形胶质细胞和神经元通过TNF传递途径接受单核细胞的信号，为深入研究脊髓损伤修复分子机制提供了有效信息。

关键词：脊髓损伤;基因;转录组测序;高通量核苷酸序列分析;细胞间通讯

基金资助：北京积水潭医院学科新星XKXX202105