單細(xì)胞高級(jí)分析百篇文獻(xiàn)結(jié)果展示匯總（二）

    細(xì)胞間的信息交流（cell-cell communication）是通過配體與其受體相結(jié)合，引起特定細(xì)胞信號(hào)通路信號(hào)激活以及產(chǎn)生各種復(fù)雜的反應(yīng)為基礎(chǔ)。受體（Receptor）：指一類能傳導(dǎo)細(xì)胞外信號(hào)，并在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生特定效應(yīng)的分子。配體（ligand）：指一種能與受體結(jié)合從而產(chǎn)生某種生理效應(yīng)的物質(zhì)，包括激素生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和神經(jīng)遞質(zhì)等。配體-受體結(jié)合并產(chǎn)生信號(hào)的過程稱為配體-受體互作。研究這些配體-受體相互作用對(duì)理解不同細(xì)胞類型間的細(xì)胞通訊網(wǎng)絡(luò)及其參與的復(fù)雜生物學(xué)過程具有十分重要的意義。

       基于配體-受體的細(xì)胞互作分析是單細(xì)胞測(cè)序的高級(jí)分析之一。常用的細(xì)胞通訊分析軟件：CellPhoneDB、CellChat等。CellChat通過scRNA-seq數(shù)據(jù)，以信號(hào)通路為單位，從配體、受體及其輔助因子基因的表達(dá)推斷細(xì)胞間通信；同時(shí)CellChat還具有進(jìn)一步進(jìn)行的數(shù)據(jù)探索、分析和可視化功能。CellChat包含人類和小鼠物種的配體-受體相互作用對(duì)；還可以進(jìn)行兩組間通訊差異比較。有15%的文獻(xiàn)展示了CellChat分析，百篇文獻(xiàn)結(jié)果展示圖共出現(xiàn)超50次。CellChat主要結(jié)果如下：

       左圖為細(xì)胞間互作數(shù)量網(wǎng)絡(luò)圖，圖中節(jié)點(diǎn)顏色表示不同的細(xì)胞類型，節(jié)點(diǎn)的大小表示細(xì)胞數(shù)量，節(jié)點(diǎn)間線條顏色與細(xì)胞類型一致，線條粗細(xì)代表不同細(xì)胞類型間檢測(cè)到配體-受體對(duì)數(shù)量；右圖為細(xì)胞間互作強(qiáng)度網(wǎng)絡(luò)圖，節(jié)點(diǎn)顏色表示不同的細(xì)胞類型，線條顏色與細(xì)胞類型一致，線條粗細(xì)表示各細(xì)胞類型間互作強(qiáng)度。

       由于細(xì)胞通信網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，當(dāng)我們細(xì)胞類型增多，細(xì)胞間互作也隨之增加時(shí)，我們可能無法從上圖中細(xì)胞類型間的互作關(guān)系，于是我們可以將每個(gè)細(xì)胞類型拆分開，分別看每一個(gè)的互作關(guān)系以及強(qiáng)度。

       以上是我們?cè)谕�一張圖中我們展示所有細(xì)胞類型的互作關(guān)系，當(dāng)然也可以單獨(dú)展示某一細(xì)胞類型與其他類型的互作關(guān)系，如下所示。

       除了網(wǎng)絡(luò)圖的展示形式，我們還可以用熱圖的方式來展示細(xì)胞互作結(jié)果。

       橫坐標(biāo)為受體細(xì)胞類型，縱坐標(biāo)為配體細(xì)胞類型；藍(lán)色到紅色表示互作數(shù)量或互作強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。

       如果我們覺得以上分析結(jié)果過于簡(jiǎn)略，我們可以顯示從所有細(xì)胞組到其他細(xì)胞組的所有重要相互作用(L-R對(duì))：

       配體-受體對(duì)在不同細(xì)胞類型中的表達(dá)強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為細(xì)胞通訊中配體-受體對(duì)，標(biāo)明了信號(hào)起始和接收的細(xì)胞類群（以 -> 標(biāo)明），縱軸標(biāo)上了具體細(xì)胞間相互作用（受體-配體對(duì)）。圓圈大小表示顯著性p值大小，顏色越紅表示發(fā)生相互作用的可能性越大。我們也可以指定受體-配體細(xì)胞類型中的全部配體受體結(jié)果的氣泡圖，結(jié)果如下：

       左圖為把細(xì)胞類型cdc作為受體時(shí)的熱圖，右圖是cdc作為配體的熱圖。以上分析只能讓我們知道哪些細(xì)胞類群之間可能存在通訊，但是無法幫助我們探索生物學(xué)意義，但當(dāng)我們將這種通訊放到信號(hào)通路的層次上時(shí)就能較好地解決這個(gè)問題，比如下面展示的某個(gè)信號(hào)通路層面的細(xì)胞間通信關(guān)系圖，我們提供了多種展示方式。

       實(shí)心圓圈和空心圓圈分別表示配體細(xì)胞和選定的靶細(xì)胞（受體細(xì)胞），圓圈的大小代表細(xì)胞數(shù)量；線條粗細(xì)表示互作信號(hào)強(qiáng)度，線條越粗代表信號(hào)越強(qiáng)。左側(cè)部分展示的是以b_cells，cdc，monocytes作為信號(hào)接收細(xì)胞群的MHC-Ⅱ信號(hào)通路，其中左半部分是自分泌相關(guān)信號(hào)，這里的所謂自分泌信號(hào)就是指這幾類細(xì)胞類群自己釋放的信號(hào)作用于自己這幾類細(xì)胞，相應(yīng)的右半部分就是展示的旁分泌信號(hào)，也就是其它類的細(xì)胞所釋放的信號(hào)作用于這幾類細(xì)胞。右側(cè)部分展示是以除了b_cells，cdc，monocytes以外的其它細(xì)胞群作為信號(hào)接收細(xì)胞群的MHC-Ⅱ信號(hào)通路，左半部分是旁分泌信號(hào)，右半部分是自分泌信號(hào)。以及我們還有不同的展示方式：

       外圈代表不同的細(xì)胞類型，線條表示相互作用的細(xì)胞，線條顏色代表細(xì)胞類型；研究每個(gè)信號(hào)通路層面的細(xì)胞互作關(guān)系。該圈圖簡(jiǎn)化了圖形信息，粗略地展示了細(xì)胞間的通信關(guān)系，視覺上更加直觀。同時(shí)，我們可以展示信號(hào)通路相關(guān)的基因表達(dá)，結(jié)果如下：

       左圖是配體-受體對(duì)該信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的貢獻(xiàn)度；右圖為基因在不同細(xì)胞類型中的表達(dá)量，縱坐標(biāo)為信號(hào)通路相關(guān)的基因，橫坐標(biāo)標(biāo)注為參與細(xì)胞通訊的細(xì)胞類型。