Nature genetics | 单细胞与空间转录组学揭示克罗恩病纤维化的基因网络

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文献概述
本文《Single-cell and spatial transcriptomics of stricturing Crohn’s disease highlights a fibrosis-associated network》，发表于《Nature genetics》杂志，回顾并总结了克罗恩病（CD）患者肠道狭窄组织中的细胞异质性、基因表达变化及其空间组织模式。研究通过61份样本的scRNA-seq与空间转录组分析，揭示了纤维化组织中IgG+浆细胞、CCR7-hi CD4+ T细胞及炎症成纤维细胞的显著扩增，以及三级淋巴结构的形成，进一步发现已知CD风险基因在不同空间模块中富集，提示其在局部微环境中的功能重要性。

背景知识
克罗恩病是一种慢性炎症性肠病，其并发症之一为肠道纤维化，最终导致肠腔狭窄、肠梗阻等临床问题。目前尚无有效药物可逆转纤维化，手术切除是唯一手段。纤维化涉及成纤维细胞介导的细胞外基质过度沉积，但其细胞与分子机制尚不完全清楚。传统小鼠模型难以完全模拟人类CD相关纤维化，因此需要高分辨率的人类组织组学数据。近年来，单细胞测序（scRNA-seq）和空间转录组学（如Visium）技术的结合，为解析复杂组织微环境提供了新视角，尤其是在炎症、肿瘤、神经退行性疾病中已广泛应用。本研究填补了严格性CD的多组学图谱空白，为理解纤维化相关的细胞互作网络及风险基因的空间表达模式提供了基础。

研究方法与实验
研究纳入21例CD患者与10例非IBD对照的61份肠道组织样本（结肠与回肠），分别进行单细胞测序与空间转录组分析。研究者通过分离上皮与非上皮组分，结合Bray-Curtis差异性分析、Dirichlet回归模型评估细胞类型组成变化，并构建IAF（inflammation-associated fibroblast）评分以量化纤维化相关成纤维细胞的活性。空间分析中，使用Visium技术对20份手术样本进行空间转录组测序，并结合scRNA-seq数据进行空间去卷积分析，识别组织微环境中基因表达的空间模式。

关键结论与观点

• 克罗恩病狭窄组织中免疫细胞（如IgG+浆细胞、CCR7-hi CD4+ T细胞）和炎症成纤维细胞显著扩增，而肠上皮细胞（如吸收性肠细胞、潘氏细胞）减少。
• IAF评分（基于成纤维细胞的炎症相关基因表达）可有效区分非狭窄与狭窄样本，并与Tfh细胞、pDC细胞等频率正相关，提示其与局部免疫激活有关。
• 空间转录组揭示多个纤维化相关基因（如COL1A1、FAP、CTHRC1）在肌层与浆膜下成纤维细胞中高表达，并与机械信号敏感基因PIEZO2共定位。
• 三级淋巴结构在狭窄组织中显著富集，且空间分析显示这些结构中B细胞、Tfh细胞与树突状细胞共定位增强，提示其可能形成生发中心并驱动局部免疫应答。
• CD风险基因在不同空间模块中特异表达，如FCGR2A在成纤维细胞邻近区域、ITLN1在T细胞附近肠上皮细胞中特异诱导，提示其在局部微环境中的功能作用。

结语
本研究通过整合单细胞与空间转录组学技术，系统性揭示了克罗恩病相关肠道纤维化组织中成纤维细胞与免疫细胞的共定位模式及基因表达特征。研究发现IL11+炎症成纤维细胞与胶原高表达成纤维细胞在空间上分离，提示其可能具有不同发育轨迹或功能状态。同时，CD风险基因在特定微环境中富集，如在T细胞与肠上皮细胞交界处诱导ITLN1、GPR35等，提示这些基因的表达受局部细胞互作调控。该研究为理解克罗恩病纤维化的细胞与分子基础提供关键资源，未来可基于此开发空间特异性靶向治疗策略。

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