基于单细胞RNA测序解析人与小鼠睾丸中SARS-CoV-2相关受体的时空表达特征

目的·基于单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-Seq),分析严重急性呼吸综合征冠状病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)受体血管紧张素转化酶2(angiotensin-converting enzyme 2,ACE2)在人和小鼠睾丸中的时空表达特征.方法·收集生理性各发育阶段的人睾丸组织10例和C57BL/6小鼠睾丸组织9例,用酶消化成单细胞悬液后经scRNA-Seq标准处理程序得到细胞-基因表达矩阵.经过质量控制、数据标准化、批次效应处理和聚类降维后,利用已知的睾丸细胞标志物注释各群细胞,以明确在发育的不同阶段中人和小鼠睾丸中ACE2表达模式和差异.结果·鉴定出人和小鼠均有的睾丸细胞亚群9个,包括3群生殖细胞(精原细胞、精母细胞和精子细胞/精子)和6群体细胞(Sertoli细胞、巨噬细胞、血管平滑肌细胞、内皮细胞、Leydig细胞和管周肌样细胞).从空间分布来看,在成人睾丸中,ACE2主要表达于Sertoli细胞,在Leydig细胞、管周肌样细胞和生殖细胞也有表达.从时间尺度上看,人Sertoli细胞的ACE2转录丰度随着睾丸的发育而增加,青春期后Sertoli细胞中ACE2表达显著高于幼儿期和儿童期(P=0.000).从小鼠睾丸发育各阶段来看,Ace2表达模式与人体均有显著不同.在5周龄成年C57BL/6小鼠睾丸中,Ace2的转录水平低且主要表达于血管平滑肌细胞(P=0.000),而Sertoli细胞中Ace2阳性细胞数则极少.结论·SARS-CoV-2可能主要通过Sertoli细胞感染人类睾丸,常规C57BL/6小鼠模型不适用于模拟SARS-CoV-2感染对人类睾丸的功能影响.