单细胞全基因组关联揭示ERAP 1中的非同义变体影响流感病毒易感性

文章单细胞全基因组关联揭示ERAP 1中的非同义变体赋予对流感病毒的图形摘要亮点d多群体单细胞GWAS将SNP与基因表达和IAV负荷d非同义SNP分析揭示ERAP 1 G346 D与病毒负荷dA549中ERAP 1的抑制和过表达证实了对病毒负荷的dERAP 1 G346 D也与人类攻毒作者本杰明·H Schott，Liuyang Wang，XinyuZhu，.，西蒙·G作者：Gregory，Nicholas S.作者：Dennis C. Ko对应dennis. duke.edu简言之Schott等人开发了scHi-HOST，这是一种GWAS平台，利用scRNA-seq来分配细胞身份并检测与淋巴母细胞系混合感染中的病原体抗性scHi-HOST揭示了与流感负荷相关的SNP。这种关联在细胞培养和人类流感攻击中得到证实。Schott等人，2022，细胞基因组学2，1002072022年11月9日-作者。https://doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100207会会开放获取文章单细胞全基因组关联揭示ERAP 1中的非同义变体赋予对流感病毒的易感性本杰明·H Schott，1，2，10Liuyang Wang，1，10Xinyu Zhu，1Alfred T.1Emily R.Ko，3，4Jeffrey S.Bourgeois，1，2Erica J.华盛顿，5托马斯W。伯克，3杰克安德森，3艾玛伯格斯特罗姆，6佐伊加德纳，6苏珊娜帕特森，6理查德G。Brennan，5Christopher Chiu，6Micah T.McClain，3，7，8Christopher W.伍兹，3，7，8西蒙·GGregory，9Nicholas S.Heaton，1和Dennis C. Ko1，2，8，11，*1杜克大学医学院分子遗传学和微生物学系，0048B CARL Building Box 3053，213 Research Drive，Durham，NC 27710，USA2杜克大学遗传学和基因组学项目，杜克大学，达勒姆，NC 27710，美国3美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学系应用基因组学和精准医学中心277104美国北卡罗来纳州达勒姆市杜克地区医院内科，普通内科5杜克大学医学院生物化学系，Durham，NC 27710，USA6伦敦帝国理工学院传染病和免疫科，London，W12 0NN，UK7达勒姆退伍军人事务卫生保健系统，Durham，NC 27705，USA8美国北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学医学院医学系传染病科9杜克分子生理学研究所，杜克大学医学中心，达勒姆，NC 27710，美国10作者贡献相等11引线触点* 通讯地址：dennis. duke.eduhttps://doi.org/10.1016/j.xgen.2022.100207总结在大流行期间，个体在风险和临床结果方面表现出差异在此，我们开发了单细胞高通量人体外易感性测试（scHi-HOST），一种用于快速鉴定赋予抗性和易感性的遗传变体的方法。我们将这种方法应用于甲型流感病毒（IAV），这是自20世纪初以来四次大流行的原因。scHi-HOST利用单细胞RNA测序（scRNA-seq）同时为欧洲、非洲和亚洲来源的细胞系混合感染中的细胞分配遗传身份，揭示病毒负荷的相关遗传变异，并鉴定表达数量性状基因座。将scHi-HOST与人类挑战和实验验证整合证明，内质网氨肽酶1（ERAP1; rs 27895）中的错义变体增加了细胞和人类志愿者中的IAV负荷。rs27895表现出群体分化，可能导致非洲群体中的细胞更容易感染IAV。scHi-HOST是一种广泛适用的方法和资源，用于解码传染病遗传学。介绍在整个人类历史上，传染病一直是导致死亡的主要原因。这些过去暴露于病原体的经历给人类基因组带来了强大的选择压力，随着抗性等位基因变得更加普遍，推动了适应。为了寻找影响耐药性和易感性的遗传差异对于甲型流感病毒（IAV），使用常见变异方法的小型、动力不足的全基因组关联研究（GWAS）未能鉴定出任何全基因组显著位点。1-4，5在频谱的另一端在IRF76和TLR 3中已经鉴定出倾向于严重流感的罕见变体。7用于鉴定人类遗传变异的补充体外方法可以控制暴露、病原体遗传多样性、共病和医疗护理获得的差异。这种方法可用于广泛探测人类遗传多样性，以确定对新出现病原体的抗性和易感性，这将是一种强有力的工具，特别是当疫情在单一地理位置发生时。先前，我们开发了细胞GWAS平台，高通量人体外易感性测试（Hi-HOST），其中将来自数百个基因分型个体的淋巴母细胞样细胞系（LCL; EB病毒（EBV）永生化B细胞）暴露于相同剂量的病原体，并评估细胞宿主-病原体性状，包括进入、8、9复制、10细胞死亡、1110、14、15这种方法CellGenomics 2，100207，November 9，2022 <$2022作者。1这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。会开放获取文章2细胞基因组学2，100207，2022A B对48个个体的液CGBRCHSLWK基因工程师标准化富 集评分会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日3ISG干扰OASLIFNL1IAVD E Flog2（IAV/未感染）G未感染IFNL1我log2（归一化病毒读数+1）会开放获取文章4细胞基因组学2，100207，2022R = 0.48，p = 0.0007R =-0.63，p = 3x10-6IAV IFNL1HJ K未感染OASLL会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日5IAVOASL|NormalizedEnrichment Score|会开放获取文章6细胞基因组学2，100207，2022log2（未感染IFNA 2）log2（IAV IFNA 2/未感染IFNA 2）图1.scHi-HOST是细胞宿主-病原体全基因组关联的快速平台会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日7(A) 使用甲型流感病毒的scHi-HOST的流程图。会开放获取文章8细胞基因组学2，100207，2022(B) UMAP图显示了未感染和甲型流感病毒（IAV）感染的scHi-HOST样品的48个基因型LCL之一的单个细胞分配会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日9每个群体的颜色由阴影编码。会开放获取文章10细胞基因组学2，100207，2022(C) scRNA-seq分析中针对每个LCL测量的单个细胞的数量。颜色编码与（B）相同。会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日11(D) 未感染与感染的LCL的假批量分析的火山图显示干扰素（IFN）和ISG的上调伪批量分析是会开放获取文章12细胞基因组学2，100207，2022通过聚集具有相同LCL身份的所有细胞（总共48个假批量样品）并在DESeq2中进行差异表达来进行24基因是颜色会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日13按功能类别编码：橙色，布朗IFN应答基因（GSEA C2基因组）;蓝色，所有21个人IFN基因;黑色，所有其他基因。红色虚线水平会开放获取文章14细胞基因组学2，100207，2022线表示p = 0.05。红色垂直虚线表示相对于未感染的倍数变化>1.5或0.5会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日15(E) 伪批量分析显示未感染的转录组和感染的转录组沿PC5分离会开放获取文章16细胞基因组学2，100207，2022(F) GSEA显示ISG和其他病毒应答基因组的上调绘制的基因集是前20个绝对标准化富集评分，所有FWER p 0.05。会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日17(G) 未感染和IAV感染的LCL中IFNL1的UMAP图会开放获取文章18细胞基因组学2，100207，2022(H) 未感染和IAV感染LCL中OASL的UMAP图会细胞基因组学2，100207，2022年11月9日19(I) UMAP图显示了个体细胞和高度感染细胞簇之间的高度可变的IAV负荷UMAP图通过组合