Skinteractome: An online atlas of neuro-immune-stromal interactions in the human skin microenvironment
本文介绍了 Skinteractome，这是一个交互式在线图谱，利用单细胞转录组学技术，在健康和炎症状态下，对人类皮肤微环境中的神经-免疫-基质细胞间通讯网络进行制图与可视化。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
人类皮肤远不仅仅是抵御外界环境的简单屏障；它是一个繁忙且充满生机的景观，不同类型的细胞在这里不断进行着对话，以确保身体的安全与舒适。在这些对话中，最重要的一类便是感觉神经（负责探测触觉、痛觉和温度）与免疫细胞（负责抵御感染）之间的沟通。当这些群体能够正确通信时，皮肤便能保持健康与平静。然而，当这种通信出现偏差时，就会导致慢性瘙痒、疼痛和炎症，这些病症影响着数百万人。长期以来，科学家们一直难以详细绘制这些复杂的对话图谱，因为他们往往只能一次观察一对细胞，从而错失了整个“社区”如何共同运作的大局。
由研究员彭仁（Pang-Yen Tseng）开发的一种名为 Skinteractome 的新数字工具，为观察这些隐藏在复杂性中的对话提供了一种方法。通过结合来自数千个独立细胞的数据，这位研究员构建了一个交互式的在线图谱，描绘了人体感觉神经如何与皮肤中的免疫细胞及结构细胞相连。该图谱不仅观察健康皮肤，还对比了正常状态与两种常见的炎症性疾病——特应性皮炎和银屑病。其目标是创建一个清晰、可导航的地图，准确展示哪些细胞正在向其他细胞发送信号，以及这些信号在皮肤患病时如何发生变化。
为了构建这张地图，研究员从两个大型公共数据库中收集了现有的遗传数据。一组数据来自背根神经节（位于脊椎附近的一簇神经细胞，负责向皮肤发送感觉信息）；另一组数据则来自取自健康人群以及遭受特应性皮炎或银屑病困扰患者的皮肤样本。利用强大的计算机软件，研究员根据活跃的基因将这些细胞分成了特定的组别。神经细胞被分为五种不同的类型，包括探测疼痛、感知瘙痒以及响应触觉的细胞。同样，皮肤细胞也被分类为免疫防御细胞、结构支持细胞和色素产生细胞等组别。
细胞组织完毕后，研究员使用一种计算方法来预测它们可能如何进行交流。这一过程涉及寻找一种被称为“配体”的化学信使（由一种细胞类型产生），并将其与其它细胞类型上的特定“受体”进行匹配。生成的地图展示了三个独立的网络：一个针对健康皮肤，一个针对特应性皮炎，另一个针对银屑病。在这些可视化图像中，两种细胞类型之间连接的强度由箭头的粗细表示，而不同的颜色则代表不同的细胞组。这使得任何人都能一目了然地看到哪些对话是响亮且频繁的，而哪些是微弱或缺失的。
该地图揭示了一些关于皮肤功能非常具体且重要的细节。例如，该工具显示组胺（一种以引起瘙痒闻名的化学物质）主要由皮肤中的肥大细胞释放。地图证实，这种组胺专门向特定类型的神经细胞（尤其是涉及感知瘙痒的神经细胞）发送强烈的信号，同时也显示出这些信号在发送给其他类型皮肤细胞时要弱得多。这有助于解释为什么组胺会成为引发瘙痒感的如此强力的触发因素。
另一个关键发现涉及一种名为 CGRP 的化学物质，它由特定的神经细胞产生。该图谱显示，这些神经向皮肤中的血管以及某些免疫细胞发送强烈的信号。这支持了这样一种观点：神经可以直接告知血管和免疫细胞开始炎症反应，而这一过程是许多皮肤疾病的核心。此外，地图还强调了一种由神经细胞产生并已知会导致瘙痒的分子——NPPB。该工具显示，NPPB 向树突状细胞（一种免疫细胞）发送强烈的信号，表明存在一条直接的通信线路，有助于驱动瘙痒性皮肤疾病中的炎症。
尽管这个数字图谱提供了一种探索皮肤生物学的新型强大方式，但研究员指出，这是一种基于遗传数据的预测，而非对细胞实时对话的直接观察。由于该工具依赖于已知的化学对数据库，某些预测的连接在生物学上可能并不像计算机所暗示的那样活跃。例如，地图可能显示某种化学物质与神经细胞之间存在强烈的预测联系，但进一步检查可能会发现，该神经细胞实际上并没有具备接收该信息的正确受体。因此，该工具旨在作为科学家的起点，他们必须在实验室中验证这些预测，以确保结果的准确性。
Skinteractome 现在作为一个免费的交互式网站开放，研究人员和临床医生可以在其中自行探索这些网络。用户可以搜索特定的化学物质，观察连接在健康皮肤与患病皮肤之间是如何变化的，并可视化维持皮肤功能的那种复杂的通信网络。通过使这些数据变得易于获取且易于导航，该工具有助于弥合复杂的遗传数据与理解皮肤神经系统和免疫系统如何协同工作之间的鸿沟，为理解和治疗导致疼痛与瘙痒的病症提供了新的希望。
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