過敏性鼻炎AR影響全球超5億人30%–40%患者對現有藥物反應不佳。既往單細胞研究多聚焦免疫細胞而上皮、基質等非免疫細胞的作用尚不清晰關鍵在于單細胞轉錄組scRNA-seq僅反映基因表達水平無法揭示其表觀調控“開關”——這正是單細胞ATAC測序scATAC-seq的獨特價值。近期《JACI》IF11.7發表一項研究《Decoding the epithelial-stromal interactome in allergic rhinitis through single-cell multi-omics integration》對39例受試者AR 24例對照15例鼻黏膜同步進行scRNA-seq與scATAC-seq構建超100萬細胞圖譜首次揭示AR中“上皮受損—基質異常激活”雙向惡性循環并開發深度學習模型scMARIA整合多組學數據實現單細胞級AR風險與臨床指標預測為靶向組織重塑的新療法提供機制框架。研究思路研究發現1 鼻黏膜單細胞圖譜AR組上皮、基質區室轉錄差異最顯著scRNA-seq獲588,526個高質量細胞聚類鑒定7大類15亞群細胞比例統計檢驗顯示AR組基底、分泌細胞比例下降成纖維細胞上升差異表達分析顯示上皮與基質區室轉錄差異最突出是核心戰場。02 上皮細胞異質性解析Club細胞比例下降與分化異常上皮細胞重聚類為14個亞型比例檢驗顯示Club細胞在AR顯著減少差異表達分析顯示KRT4/KRT13下調、SOX21上調GSEA提示凋亡/EMT/TNF-α通路激活擬時序分析追蹤分化軌跡偏移配體-受體互作分析顯示Club細胞與其他亞群通訊增強。03 基質細胞異質性解析活化周細胞減少及POSTN與臨床指標相關性基質細胞重聚類為12個亞型scCODA及Wilcoxon檢驗顯示活化周細胞、Fibro_CXCL2顯著減少差異表達發現POSTN、FADS1上調相關性分析顯示活化周細胞比例與IgE、VAS負相關POSTN表達與臨床指標正相關。04上皮-基質細胞通訊網絡炎癥與血管重塑相關信號通路上調配體-受體互作打分比較AR/NAR組間通訊強度發現上皮-基質互作整體增強Basal_HIF2A與Club細胞、Fibro_CXCL2最突出按信號通路分類后CCL2、CXCL8/CXCL12、DLL1-NOTCH3、VEGFA/B-FLT1廣泛上調指向炎癥放大—血管重塑機制。05 單細胞表觀組圖譜及SOX21的轉錄-表觀協同變化與實驗驗證scATAC-seq獲435,620細胞、282,335個染色質峰ChromVAR做motif富集分析。聯合轉錄組與表觀組發現SOX21、ISYNA1在AR基底細胞中表達與染色質開放性同步上升進一步用免疫熒光染色10例患者切片驗證SOX21蛋白在KRT5基底細胞中增多完成從組學到濕實驗的閉環。06 基因調控網絡分析鑒定SMAD3、TWIST1等亞型特異性轉錄因子SCENIC整合雙組學構建728個eRegulon鑒定基底細胞新調控因子SMAD3AUC活性評分比較顯示成纖維細胞SHOX2、TWIST1在AR顯著升高下游靶基因CCL19、PRRX2同步上調。07 scMARIA深度學習模型單細胞級AR風險預測與臨床參數回歸二分圖匹配算法整合490,702對scRNA-scATAC細胞訓練Transformer模型scMARIA實現單細胞級AR風險預測AUROC 0.722-0.855纖維、基底、分泌細胞準確率超80%臨床參數回歸上與XGBoost及偽bulk模型對比性能更優Integrated Gradient篩選出444基因/56峰核心特征集并以SOCS3為例展示細胞類型特異性的調控峰-基因連接。研究總結本研究核心價值在于把scRNA-seq與scATAC-seq合二為一單看轉錄組只能觀察哪些基因變了聯合ATAC才能回答為什么會變、是哪個調控開關被打開的兩者相互印證大大提升結論可靠性?；谶@套聯合分析思路研究將AR病理認知從免疫異常拓展到上皮-基質互作失衡新維度提出Club細胞功能異常、基質促炎重塑及二者正反饋環路是AR核心機制并首次貫通轉錄組、表觀組、深度學習構建出可預測疾病狀態與臨床指標的scMARIA模型為開發非免疫靶向療法提供新方向。 參考文獻Liu Z, Wu Y, Han S, et al. Decoding the epithelial-stromal interactome in allergic rhinitis through single-cell multi-omics integration. J Allergy Clin Immunol. 2026.
