大家好，今天跟大家分享一篇题为Epigenetic Memory ofCoron avirus Infection inInnate Immune Cellsand Their Progenitors（先天免疫细胞及其祖细胞对冠状病毒感染的表观遗传记忆）先天免疫细胞的表观遗传记忆：已有研究发现先天免疫细胞及其祖细胞可对感染和炎症建立持久的表观遗传记忆。这一现象在小鼠中研究较多，但在人类中尚不清楚。
01
研究背景
炎症可以引发免疫细胞和非免疫细胞的持久表型。人类感染和相关炎症是否以及如何在造血干细胞和祖细胞 （HSPC） 中形成先天免疫记忆仍不清楚。我们发现，从外周血中富集的循环 HSPC 捕获了骨髓 HSPC 的多样性，从而能够研究其在 2019 年冠状病毒病 （COVID-19） 后的表观基因组重编程。
HSPC 先天免疫表型和表观遗传程序的改变在严重的 COVID-19 后持续数月至 1 年，并且与不同的转录因子 （TF） 活性、炎症程序调节改变和骨髓生成的持久增加有关。HSPC表观基因组改变通过分化传递给后代先天免疫细胞。
IL-6 的早期活性促成了人类 COVID-19 和小鼠冠状病毒感染模型中的这些持续表型。HSPC 的表观遗传重编程可能是感染后免疫功能改变的基础，并且具有广泛的相关性，特别是对于数百万 COVID-19 幸存者。
见图一严重COVID-19后单核细胞的持久表观遗传改变。
图一
（A） CD14 单核细胞表观遗传分析的队列和 ATAC-seq 工作流程概述。
（B）基于一组组合DAR （n = 2,029）的CD14单核细胞ATAC-seq数据集的PCA表示（左）。箱线图（右）显示了每个临床组中个体的 PC1 和 PC2 值。
（C）临床组CD14单核细胞DAR的无监督分层聚类。个体的归一化峰值可及性和 DAR 按临床组的染色质可及性趋势聚类。（罗斯福< DAR 为 0.1）。
（D）CD14单核细胞中与簇特异性DAR相关基因的GO分析。（第 0.05 页<）。
（E） 顶部：特定于簇的 DAR 的归一化读取密度。每个 DAR（组平均值）由跨组的链接线表示。底部：临床组中每个个体的归一化 DAR 密度评分的聚类平均值。
（F）CD14单核细胞中来自C2和C4的DAR的代表性ATAC-seq基因组轨迹。箱线图显示每个研究参与者的归一化 DAR 密度。
见图二
重症 COVID-19 后单核细胞程序和功能的改变。
图二
（A） 骨髓簇的 snRNA-seq UMAP 可视化。
（B） 按临床组划分的个体总髓系人群中髓系亚簇的频率。
（C）CD14单核细胞中按调整后的p值排名的顶级组定义基因的平均归一化表达。
（D）显示CD14单核细胞亚簇的髓系簇UMAP。
（E）髓系亚簇定义基因的表达。红色虚线框突出显示了M.SC3和DC之间的相似性。
（F）用R848和IFNα离体刺激CD14单核细胞的方案（上图）。箱线图显示刺激后24小时分泌细胞因子的浓度。
（G） 与 Healthy 相比，刺激后 6 小时 COVID-19 后 CD14 单核细胞中上调基因的 GO 分析。
（H） 健康组和 COVID-19 后组（未刺激、早期或晚期或两者兼而有之）之间 DORC 活性（未刺激）和基因表达（用 R848+IFNα 刺激 6 小时）的倍数变化的相关性。标记基因是 DORC 相关基因，在 DORC 和 RNA 表达方面均显着上调（差异 DORC 和基因表达的调整< 0.05）。独立性卡方检验显示的具有统计学意义的基因和非显着基因的象限分布之间的同质性。
（I）按组显示CD14单核细胞中IL-7R的DORC区域的基因组跟踪。BORC相关峰通过环连接到IL7R基因体。
（J） 各组每个研究参与者的平均 DORC 分数。
见图三
罕见循环HSPC的表观基因组和转录组学分析确定了它们与BM HSPC的相似性。
图三
（A）描述供体配对PBMC / BMMC分析的方案，具有祖细胞输入富集（PBMC-和BMMC-PIE），然后是snRNA / ATAC-seq。所示预富集和富集样品中 HSPC 的大致百分比。
（B） 配对 BMMC- 和 PBMC-PIE 的 snRNA/ATAC-seq 数据的 UMAP （n = 2）。针对主要细胞类型和组织起源注释的图。仅 HSPC 的 UMAP 图被注释为 HSPC 亚型（底部）。
（C）PBMC-（上）和BMMC-PIE（下）数据集中HSPC亚型特异性基因的表达。
（D） 使用 PBMC-PIE 工作流程分析的研究参与者摘要。
（E）PBMC-PIE snRNA-seq数据的UMAP。
（F 和 G）用于 RNA 和 ATAC-seq 数据的 HSPC UMAP。HSPC亚型使用两种方法进行注释：基于细胞类型特异性基因表达（F）的注释和来自ATAC-seq数据集的人类BM HSPC亚型的注释63（G）。
见图四
严重 COVID-19 后 HSPC 的持久表观遗传改变。
图四
（A） 概述用于 CD34 HSPC 表观基因组分析的临床组和 ATAC-seq 工作流程。
（B） 使用组合 DAR 集的 HSPC ATAC-seq 样品的 PCA 图（左）。箱线图（右）显示了各组每个研究参与者的 PC1 和 PC2 值。
（C） 顶部：按组划分的每个聚类中所有 DAR 的归一化读取密度。每个 DAR（组平均值）由跨组的链接线表示。下图：组内个体的归一化 DAR 密度分数的聚类平均值。
（D）HSPC中与集群特异性DAR相关基因的GO分析（p < 0.05）。
（E） HSPC 中代表性集群特异性 DAR 的 ATAC-seq 基因组跟踪。箱线图显示各组每个研究参与者的归一化 DAR 密度。
见图五
严重 COVID-19 后改变的 HSPC 程序和表型。
图五
（A）与Healthy相比，各临床组HSPC中表达上调基因和染色质可及性（DORC）的GO分析。
（B） HSPC 亚聚类在各组个体总 HSPC 中的频率。
（C）带有亚型注释的HSPC的UMAP。
（D） 早期和晚期 HSPC 之间的基因集富集分析 （GSEA）。
（E 和 F）UMAP 显示每个细胞的中性粒细胞模块 （F） 的 GMP 模块评分 （E） 和 DORC 评分（左）。每个临床组中每个细胞的模块评分分布（右）。
（G） 亚型定义 TF 的 chromVAR 评分（Z 评分归一化中位数）的热图。
见图六
TF 程序在严重的 COVID-19 后会发生持久改变，并在 HSPC 和 CD14 单核细胞之间共享。
图六
（A） 健康组和早期/晚期组之间 HSPC（左）和 CD14 单核细胞（右）中的差异活性 TF。
HSPC （B） 和 CD14 单核细胞 （C） 中 IRF2 的 （B 和 C） chromVAR 评分。骨髓 UMAP 上的分数投影（左）。跨组的每单元格分数（右）。
（D）每个个体中M.SC3代表性标记基因的平均表达量。
（E和F）骨髓细胞 （E） 和 HSPC （F） 中的 M.SC3 模块评分。M.SC3 模块分数投影到 UMAP 上（左）。各组的每细胞 M.SC3 模块评分（右）。
02
研究结论
尽管我们的研究侧重于血细胞，但其他细胞类型也具有炎症性表观遗传记忆。这里描述的 HSPC 和血细胞表型很可能与组织驻留细胞广泛相互作用，这些细胞也可能在频率、分化程序和组织通讯回路内的活性上发生变化。38这些相互作用可能对组织防御或病理学产生持久影响。
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