[發明專利]特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法及系統

在審

• 申請號: 202210414444.4
• 申請日: 2022-04-20
• 公開（公告）號: CN114708918A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 高俊曉;李楠;殷鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G16B50/00
• 分類號: G16B50/00;G06K9/62
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 劉建偉

本發明提供了一種特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法及系統，通過獲取人體肺組織的公開數據集，并對所述數據集進行預處理，對預處理后的所述數據集進行數據融合并去除批次效應，對融合后的所述數據集進行聚類并標記每群細胞的細胞類型并篩選巨噬細胞，鑒定所述巨噬細胞中罕見巨噬細胞亞型及其差異表達基因，本申請提供的特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法及系統，避免了現有的單細胞數據分析任務只停留在從組織樣本中鑒定細胞亞型，在此基礎上進一步對特定細胞類型進一步分析能夠鑒定了罕見巨噬細胞亞群，并且進一步鑒定了IPF疾病標志物，為疾病診斷提供參考。

技術領域

本發明涉及生物信息技術領域，特別涉及一種特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法及系統。

背景技術

特發性肺纖維化(IPF)是一種慢性，進行性，不可逆轉的肺部瘢痕形成的間質性肺病。目前該病病因尚不明確，沒有有效的治療方案，且伴隨著高發病率和死亡率。以往針對IPF的病理學分析都是基于傳統的組織測序數據，但其只能提供組織內所有細胞的平均表達信號，并不能精細化地分析IPF肺組織內不同細胞之間的表達差異。而單細胞技術的出現為IPF的研究提供了一個更高的分辨率。通過對單細胞測序數據進行數據分析可以更深入地發掘不同細胞類型之間的表達情況。

將基因型映射到表型是生物學和醫學中長期存在的挑戰之一。解決這一問題的一個有效策略是進行轉錄組分析。然而，盡管我們體內的所有細胞都有幾乎相同的基因類型，但任何一個細胞的轉錄組信息只反映了一部分基因的活性。此外，由于我們體內的許多不同類型的細胞都表達一個獨特的轉錄組，傳統的組織測序只能提供組織內所有細胞的平均表達信號。并且越來越多的證據證明，即使是在相同的細胞類型中，基因的表達也是不同的。基于此，更精確的了解單個細胞中的轉錄組對于闡明它們在細胞功能中的作用以及了解基因表達如何促進有益或有害狀態是至關重要的。隨著2009年單細胞技術的提出，這一問題得到了有效的解決。單細胞技術通過提取組織中的單個細胞并對其測序和分析，將組織和疾病研究的分辨率提升到了一個更高的層面，為組織和疾病的研究提供了一個新的維度。

單細胞技術目前被廣泛應用到IPF研究中，且主要的研究目標為鑒定新的細胞亞型和研究藥物治療疾病的機制。如Reyfman等人的研究中發現了包括呼吸道干細胞和衰老細胞在內的罕見細胞群在纖維化過程中出現，并在IPF樣本中鑒定了2個獨特的巨噬細胞亞群。Xu等人的研究中發現在接受終末期IPF移植的患者的外植體組織中，存在表達呼吸道相關基因的非典型肺泡上皮細胞亞群。Adams等人的研究發現了IPF肺內內皮細胞的變化，它們在IPF肺組織中發現了一群表達COL15A1的血管內皮細胞群。在Kwapiszewska等人的研究中，通過單細胞技術分析服用和未服用吡非尼酮的肺組織勻漿和肺組織纖維細胞，發現吡非尼酮對成纖維細胞和其他肺組織細胞的多條途徑發揮有益作用。Sheu等人的研究中通過分析服用尼達尼布患者的IPF成纖維細胞，發現了100多個異常上調的基因，這些異常基因主要涉及細胞周期途徑和抑制成纖維細胞增殖等。

當前許多單細胞研究的目的主要集中在鑒定組織中的獨特細胞亞型，而很少對某一特定細胞類型進行深入研究。

發明內容

本發明實施例提供了一種特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法及裝置，以至少解決現有的單細胞數據分析任務只停留在從組織樣本中鑒定細胞亞型，而很少對某一特定細胞類型進行深入研究的缺陷。

根據本發明的一實施例提供的一種特發性肺纖維化中罕見巨噬細胞亞群及疾病標志物的鑒定方法，包括以下步驟：

步驟S10：獲取人體肺組織的公開數據集，并對所述數據集進行預處理；

步驟S20：對預處理后的所述數據集進行數據融合并去除批次效應；

步驟S30：對融合后的所述數據集進行聚類并標記每群細胞的細胞類型并篩選巨噬細胞；

步驟S40：鑒定所述巨噬細胞中罕見巨噬細胞亞型及其差異表達基因。