在人体众多创伤中，烧伤可谓是 “来势汹汹”。每年，全球都有大量人遭受热损伤，烧伤后的皮肤愈合是一个极为复杂的过程，涉及多种细胞类型和细胞因子相互作用。尽管皮肤作为哺乳动物最大且最复杂的器官系统之一，起着至关重要的保护作用，但目前对于烧伤皮肤愈合过程中潜在的细胞和分子机制，人类的了解还远远不够。特别是转录因子和表观遗传调控机制，更是存在诸多空白。因此，深入研究烧伤皮肤愈合的分子机制迫在眉睫，这不仅有助于加深对皮肤再生过程的理解，还可能为烧伤治疗提供新的策略和靶点。
为了填补这些知识空白，中国科学院大学、海军军医大学第一附属医院等机构的研究人员开展了一项关于大鼠烧伤皮肤愈合过程的研究。他们利用单细胞转座酶可及染色质测序技术（scATAC-seq），对大鼠烧伤后的皮肤组织进行了深入分析，旨在揭示烧伤皮肤再生和愈合过程的分子机制。该研究成果发表在《Scientific Data》上，为相关领域的研究提供了重要的参考。
研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，构建大鼠烧伤模型，选取 8 周龄雄性 Sprague-Dawley 大鼠，对其背部皮肤进行烧伤处理，然后在烧伤后 0 h、12 h、24 h、3 天、7 天、11 天、15 天和 19 天这 8 个时间点采集烧伤部位的组织样本。接着，通过优化的酶消化和机械提取方法从皮肤组织中分离细胞核，用于 scATAC-seq 文库制备。文库构建完成后，在 MGI DNBSEQ-T1 平台进行测序。测序数据经过严格的预处理、质量控制，随后进行降维、细胞聚类、细胞类型注释等分析，还整合了公开的单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据进行综合分析。
研究结果
- 数据质量控制与细胞类型鉴定：研究人员对 scATAC-seq 数据进行了严格的质量控制，最终获得 28179 个高质量单细胞。通过对这些细胞的分析，成功鉴定出 28 种不同的细胞群，涵盖了角质形成细胞、成纤维细胞、免疫细胞等多种细胞类型及其亚型。在正常样本中，角质形成细胞最为丰富，但烧伤后其数量显著减少，而免疫细胞如中性粒细胞、单核细胞等的比例在烧伤后 0 h、12 h 和 24 h 显著增加，表明存在免疫浸润现象。
- 整合分析验证数据可靠性：研究人员将自己的 scATAC-seq 数据集与公开的辐射诱导皮肤损伤 scRNA-seq 数据进行整合分析，结果显示两种数据中的细胞类型具有高度相关性，且 scATAC-seq 数据在细胞聚类上分辨率更高，能够识别出更多的细胞亚型，这充分验证了 scATAC-seq 数据的可靠性。
- 染色质可及性动态变化：研究人员对单核细胞和血管内皮细胞的染色质可及性进行分析，发现随着时间推移，染色质可及性发生动态变化。在单核细胞中，不同的峰值簇在烧伤后不同时间点表现出高可及性，这些峰值簇影响的功能与免疫反应激活、细胞分化等相关。例如，Mono1 簇在伤后 12 小时高可及，主要影响免疫反应激活等功能，表明此时单核细胞处于免疫激活状态并向伤口迁移。在血管内皮细胞中，不同的峰值簇也在不同时间点呈现高可及性，其影响的功能涉及缺氧适应、血管生成调节等。如 VE2 簇在伤后 24 小时高可及，主要影响血管生成相关基因，说明此时血管内皮细胞已开启与血管化相关的染色质区域，以促进组织修复。
- 细胞类型特异性峰值与基序富集：研究人员针对每种细胞类型进行伪批量重复和峰值调用，共获得 748906 个峰值集，并对这些峰值进行基序富集分析，以识别潜在的转录因子。结果发现，不同细胞类型富集了不同的转录因子家族。例如，角质形成细胞中富含 Kruppel 家族（Klf4、Klf7）和 AP-2 家族（Tcfap2a、Tcfap2b 和 Tcfap2c）基因，树突状细胞则富集 Bcl11 家族（Bcl11a、Bcl11b）和 Runx 家族（Runx1、Runx2、Runx3）的基序。通过转录因子足迹分析进一步证实了这些基序与转录因子的结合。
研究结论与意义
该研究通过 scATAC-seq 技术全面分析了大鼠烧伤皮肤愈合过程中的单细胞染色质景观，揭示了细胞组成和染色质可及性的动态变化，以及关键转录因子在不同细胞类型中的作用。这些发现为深入理解烧伤皮肤再生和愈合的分子机制提供了重要依据，有助于开发更有效的烧伤治疗策略。同时，研究数据也为后续相关研究提供了宝贵资源，推动了皮肤再生和创伤愈合领域的发展，具有重要的科学意义和临床应用潜力。
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