根据世界卫生组织（WHO）的数据，自2017年以来，重度抑郁症（MDD）已成为世界上最主要的残疾原因之一，其潜在的细胞和分子机制已有研究者对于男性的MDD基于单细胞分辨率进行初步探索（Corina Nagy, Nat Neurosci, 2020）。

本研究为首次基于单细胞核测序技术（snRNA-Seq）以及空间组学技术（Spatial Transcriptome），采用灵长类造模，对于女性受社会地位影响的抑郁样表型的发生机制进行了研究，并定位了其关联的基因和细胞类型。

烈冰生物合作伙伴——重庆医科大学附属第一医院神经内科团队针对上述问题开展了系列研究，于2023年7月在Nature Neuroscience （IF=34.7002）上发表了题为“Integrating spatial and single-nucleus transcriptomic data elucidates microglial-specific responses in female cynomolgus macaques with depressive-like behaviors”的研究论文。重医附一院终身教授谢鹏，郑鹏研究员为共同通讯作者，武靖博士后、李一帆博士、黄羽博士为共同第一作者。烈冰生物参与了本研究中的单细胞核测序、空间转录组测序和数据分析工作。

下面我们一起了解一下本文的研究思路和数据分析过程~

单细胞核测序&空间组学设计

图1 实验设计与分析原理图

实验分组：高社会等级 Controls，n = 7低社会等级 Depressive Like，n = 7低社会等级 RES，n = 5主要技术手段：单细胞核（snRNA-seq）测序空间转录组（Visium ST）测序单细胞捕获平台：10x Genomics单细胞分析工具应用：细胞聚类分析，subCluster分析，差异基因表达分析，GO/Pathway分析，Cellphone分析，QuSAGE分析、WGCNA分析

研究成果解析

1、基于单细胞大类差异的疾病关联基因簇解析

1）单细胞核测序初步分析与细胞类型确认研究者采用行为学量化评价指标，对于猴子的社会等级与心理状态进行了划分，并将不同临床表现形式的三组样本进行单细胞核测序以及空间组学测序。

为保证后续分析严谨可靠，研究者与烈冰的生信团队一起，从基因数量，线粒体，双细胞等角度对于数据进行质控，最终得到136231个细胞核，并对于分组间测序质量比较无显著差异，说明了本次核测序稳定可靠，批次差异小，可用于后续分析。这些细胞核最终被分为8个细胞大类，其神经元细胞与胶质细胞的比例特征与前人研究一致，进一步证明数据可靠。

图2 核测序质控和细胞类型鉴定结果

2）对照组与抑郁组猕猴细胞类型大类差异随后分析团队采用经典的神经领域的单细胞分析策略，比较DL组和正常组各大类细胞的差异基因，共鉴定240个不重复的差异表达基因。这些差异基因主要富集在胶质细胞，尤其是其中的小胶质细胞（56.25%），而非神经元细胞中。其中的小胶质细胞的特异性差异，主要和免疫反应激活息息相关。研究团队后续创造性地采用共表达网络分析（Co-Exp）分析这些基因结合DisGeNET数据库以及MDD研究情况，得到两个疾病相关的基因大类，即与抑郁显著相关的D-Pattern（主要由小胶质细胞构成）和与社会地位相关R-Pattern（主要由星状胶质细胞构成），这为研究者和分析团队锁定小胶质细胞提供了基础。

2、基于单细胞细分结果的疾病关联小胶质细胞发现

随后，分析团队采用单细胞测序传统的先分大类后分小类的策略，对于小胶质细胞进行重聚类（Sub-clustering）。在8个亚群中，Mic03亚群与抑郁样本表型相关性高。该亚群与小胶质细胞差异基因的一致性超过其他群体的同时，表达IQGAP2，FYN，PDE7A，ARHGEF3，可能调节小胶质细胞的激活和神经炎症。基于Qusage功能富集分析后发现，其具有极强的促炎特征，最终将其命名为“抑郁样表型的促炎小胶质细胞”（PIMID）。

3、空间组学助力小胶质细胞的空间定位与表达特征探索

有别于传统空间组学分析策略，研究者与烈冰分析团队采用了WGCNA分析空间组学数据，揭示了抑郁行为，积极以及消极情绪行为模块对于基因在空间分布上的差异，并通过生信分析对于这些差异进行定位，细胞类型和区域以及行为学关系如下图所示：

总结

该团队基于低等级抑郁猴模型，发现与抑郁样行为相关的基因表达变化主要发生在小胶质细胞中，并且报道了一个在抑郁样条件下富集的促炎症小胶质细胞亚群，该研究成果为抑郁症的精细干预提供潜在新靶点，为该领域的研究提供了参考。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41593-023-01379-4