АНАЛИЗ КЛОНАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ NK-КЛЕТОК НА ОСНОВЕ ДАННЫХ SINGLE-CELL ТРАНСКРИПТОМИКИ
- Авторы: Устюжанина М.О.1,2,3, Коваленко Е.И.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва, Россия
- Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия
- Российский Национальный Исследовательский Медицинский Университет им. Н.И. Пирогова, Москва, Россия
- Раздел: Школа Клинической Иммунологии "Сочи-2025"
- Дата подачи: 28.04.2025
- Дата принятия к публикации: 22.06.2025
- URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/17245
- DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-17245-AOC
- ID: 17245
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Резюме
Введение. Естественные киллеры (NK-клетки) являются ключевым компонентом противовирусного иммунитета, демонстрируя исключительную адаптивность при таких инфекциях, как цитомегаловирус человека (hCMV) и COVID-19. Современные методы single-cell транскриптомики выявили существование клонально расширенных популяций NK-клеток с уникальными функциональными профилями, что стирает традиционные границы между врожденным и адаптивным иммунитетом. Однако функциональная гетерогенность и иммунологическая значимость этих клонов остаются недостаточно изученными.
Цель. Данное исследование направлено на анализ клональной гетерогенности NK-клеток с использованием опубликованных данных scRNA-seq от hCMV-серопозитивных, серонегативных доноров и пациентов с COVID-19, с акцентом на кластер-специфические паттерны экспрессии генов.
Методы. В работе применялся вычислительный pipeline на основе Seurat для интеграции и кластеризации данных высокого разрешения от hCMV-серопозитивных (n=5) и серонегативных (n=2) доноров, а также пациентов с COVID-19 (n=2). Данные анализировали в Seurat 5 (R) после контроля качества, нормализации (SCTransform), интеграции (коррекция batch-эффектов) и кластеризации (UMAP). Проводили анализ дифференциальной экспрессии генов (критерии: тест Вилкоксона, log2FC > 0.25, p-adj < 0.05) с последующей аннотацией.
Результаты. У hCMV-серопозитивных доноров выявлено 12 транскрипционно различных кластеров NK-клеток с KLRC2 (NKG2C)-зависимой организацией, где отдельные клоны демонстрировали либо повышенный цитотоксический потенциал (активация GZMB/GZMA), либо уникальные профили ингибиторных рецепторов (вариабельная экспрессия KIR). В серонегативной группе обнаружена более простая клональная структура (9 кластеров) с уменьшенным разнообразием KIR, но сохранением характерных эффекторных генетических сигнатур. У пациентов с COVID-19 выявлены различные клональные паттерны: у одного наблюдалась сниженная вариабельность KLRC2 при выраженной экспрессии KLRC1 (NKG2A), тогда как у другого отмечалась гетерогенность KIR без вариаций KLRC2.
Заключение. Наше исследование демонстрирует существование различных клональных популяций NK-клеток при hCMV-инфекции и COVID-19, характеризующихся дивергентной экспрессией активирующих и ингибиторных рецепторов. Полученные данные раскрывают инфекционно-специфическую динамику клональных популяций NK-клеток, подчеркивая их адаптивный потенциал через дифференциальную экспрессию рецепторов в противовирусных ответах.
Об авторах
Мария Олеговна Устюжанина
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва, Россия;Сколковский институт науки и технологий, Москва, Россия;
Российский Национальный Исследовательский Медицинский Университет им. Н.И. Пирогова, Москва, Россия
Email: mashaust1397@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3378-6508
SPIN-код: 5451-6672
Scopus Author ID: 57224919329
ResearcherId: ABG-4443-2021
PhD student, junior researcher, Laboratory of immunosequencing methods
Россия, 117997, улица Миклухо-Маклая, дом 16/10; 121205, Большой бульвар д. 30, стр. 1; 117513, ул. Островитянова д. 1Е. И. Коваленко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, Москва, Россия
Автор, ответственный за переписку.
Email: lenkovalen@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8119-8247
к. б. н., с. н. с. лаборатории клеточных взаимодействий
Россия, 117997, улица Миклухо-Маклая, дом 16/10Список литературы
- Béziat V, Liu LL, Malmberg JA, Ivarsson MA, Sohlberg E, Björklund AT, Retière C, Sverremark-Ekström E, Traherne J, Ljungman P, Schaffer M, Price DA, Trowsdale J, Michaëlsson J, Ljunggren HG, Malmberg KJ. 2013. NK cell responses to cytomegalovirus infection lead to stable imprints in the human KIR repertoire and involve activating KIRs. Blood. 121,2678–2688.
- Grassmann S, Pachmayr LO, Leube J, Mihatsch L, Andrae I, Flommersfeld S, Oduro J, Cicin-Sain L, Schiemann M, Flossdorf M, Buchholz VR. 2019. Distinct Surface Expression of Activating Receptor Ly49H Drives Differential Expansion of NK Cell Clones upon Murine Cytomegalovirus Infection. Immunity. 50,1391-1400.e4.
- Gumá M, Budt M, Sáez A, Brckalo T, Hengel H, Angulo A, López-Botet M. Expansion of CD94/NKG2C+ NK cells in response to human cytomegalovirus-infected fibroblasts. Blood. 2006 May 1;107(9):3624-31.
- Ludwig LS, Lareau CA, Ulirsch JC, Christian E, Muus C, Li LH, Pelka K, Ge W, Oren Y, Brack A, Law T, Rodman C, Chen JH, Boland GM, Hacohen N, Rozenblatt-Rosen O, Aryee MJ, Buenrostro JD, Regev A, Sankaran VG. 2019. Lineage Tracing in Humans Enabled by Mitochondrial Mutations and Single-Cell Genomics. Cell. 176,1325-1339.e22.
- Maucourant C, Filipovic I, Ponzetta A, Aleman S, Cornillet M, Hertwig L, Strunz B, Lentini A, Reinius B, Brownlie D, Cuapio A, Ask EH, Hull RM, Haroun-Izquierdo A, Schaffer M, Klingström J, Folkesson E, Buggert M, Sandberg JK, Eriksson LI, Rooyackers O, Ljunggren HG, Malmberg KJ, Michaëlsson J, Marquardt N, Hammer Q, Strålin K, Björkström NK. 2020. Natural killer cell immunotypes related to COVID-19 disease severity. Sci Immunol. 5,6832.
- Rückert T, Lareau CA, Mashreghi MF, Ludwig LS, Romagnani C. 2022. Clonal expansion and epigenetic inheritance of long-lasting NK cell memory. Nature Immunology 2022 23:11. 23,1551–1563.
- Ustiuzhanina MO, Streltsova MA, Timofeev ND, Kryukov MA, Chudakov DM, Kovalenko EI. 2024. Autologous T-Cell-Free Antigen Presentation System Unveils hCMV-Specific NK Cell Response. Cells 2024, Vol 13, Page 530. 13,530.
- Ustiuzhanina MO, Vavilova JD, Boyko AA, Streltsova MA, Kust SA, Kanevskiy LM, Sapozhnikov AM, Iskhakov RN, Gubernatorova EO, Drutskaya MS, Bychinin M V., Zhukova OA, Novikova ON, Sotnikova AG, Yusubalieva GM, Baklaushev VP, Kovalenko EI. 2023. Coordinated Loss and Acquisition of NK Cell Surface Markers Accompanied by Generalized Cytokine Dysregulation in COVID-19. International Journal of Molecular Sciences 2023, Vol 24, Page 1996. 24,1996.
- Ustiuzhanina MO, Boyko AA, Vavilova JD, Siniavin AE, Streltsova MA, Astrakhantseva I V., Drutskaya MS, Chudakov DM, Kovalenko EI. 2024. The Antigen-Specific Response of NK Cells to SARS-CoV-2 Correlates With KIR2DS4 Expression. J Med Virol. 96.
- Varchetta S, Mele D, Oliviero B, Mantovani S, Ludovisi S, Cerino A, Bruno R, Castelli A, Mosconi M, Vecchia M, Roda S, Sachs M, Klersy C, Mondelli MU. 2021. Unique immunological profile in patients with COVID-19. Cell Mol Immunol. 18,604.
- Witkowski M, Tizian C, Ferreira-Gomes M, Niemeyer D, Jones TC, Heinrich F, Frischbutter S, Angermair S, Hohnstein T, Mattiola I, Nawrath P, Mc Ewen S, Zocche S, Viviano E, Heinz GA, Maurer M, Kölsch U, Chua RL, Aschman T, Meisel C, Radke J, Sawitzki B, Roehmel J, Allers K, Moos V, Schneider T, Hanitsch L, Mall MA, Conrad C, Radbruch H, Duerr CU, Trapani JA, Marcenaro E, Kallinich T, Corman VM, Kurth F, Sander LE, Drosten C, Treskatsch S, Durek P, Kruglov A, Radbruch A, Mashreghi MF, Diefenbach A. 2021. Untimely TGFβ responses in COVID-19 limit antiviral functions of NK cells. Nature. 600,295–301.
Дополнительные файлы
