Анализ на уровне отдельных клеток выявил гетерогенность фибробластов и роль миофибробластов при интерстициальном заболевании легких, ассоциированном с системной склеродермией

Введение: Миофибробласты являются основными эффекторными клетками в процессе ремоделирования внеклеточного матрикса при интерстициальном заболевании легких, ассоциированном с системной склеродермией (ИЗЛ-ССК). Однако разнообразие популяций фибробластов в здоровых легких и при ИЗЛ-ССК остается малоизученным, что ранее препятствовало прицельному исследованию транскриптома миофибробластов. Мы стремились идентифицировать и охарактеризовать транскриптомы миофибробластов и других популяций мезенхимальных клеток в легких здоровых добровольцев и пациентов с ИЗЛ-ССК, чтобы понять, как изменение фенотипа фибробластов приводит к развитию фиброза.

Методы: Мы выполнили капельное секвенирование РНК отдельных клеток (scRNA-seq) с последующим интегративным каноническим корреляционным анализом 13 образцов эксплантированной легочной ткани (56 196 клеток), полученных от четырех здоровых доноров и четырех пациентов с ИЗЛ-ССК. Результаты были подтверждены методом CITE-seq на дополнительных образцах.

Результаты: При анализе экспрессии генов в мезенхимальных клетках здоровых легких были выявлены две основные популяции фибробластов (SPINT2+ и MFAP5+) и одна минорная (WIF1+). Совместный анализ мезенхимальных клеток контрольной группы и пациентов с ИЗЛ-ССК подтвердил наличие популяций SPINT2, MFAP5 и немногочисленных фибробластов WIF1, а также выявил новую обширную популяцию миофибробластов, включая признаки их активной пролиферации. Сравнение дифференциальной экспрессии генов между всеми мезенхимальными клетками при ИЗЛ-ССК и в контроле, а также между субпопуляциями фибробластов показало, что при ИЗЛ-ССК именно миофибробласты претерпевают наиболее выраженные фенотипические изменения и значительно усиливают экспрессию коллагенов и других профибротических генов.

Выводы: Полученные результаты демонстрируют ранее не описанную гетерогенность фибробластов в здоровых легких и при ИЗЛ-ССК, а также определяют мультимодальные транскриптомные фенотипы этих популяций. Наши данные указывают на то, что дифференцировка и пролиферация миофибробластов являются ключевыми патологическими механизмами, определяющими прогрессирование фиброза при ИЗЛ-ССК.