激光创面修复 scRNA-seq：项目概览

基本信息

  • 矩阵：单细胞 RNA 测序（scRNA-seq, 10x Chromium V3）
  • 物种：小鼠（Mus musculus，GRCm39）
  • 样本数：4（Control 2 + Treatment 2）
  • 测序平台：Illumina NovaSeq，PE150
  • 细胞注释：SingleR + celldex MouseRNAseqData
  • 分析阶段：14 个 R 脚本，线性流程

实验设计

组别 样本 ID 描述
Control 2-4-3, 2-6-4 创面自然愈合（假照射）
Treatment 1-3-1, 1-5-2 创面 + 激光干预

分组顺序固定为 Control → Treatment，所有图表和统计比较均遵循此因子顺序。

核心发现

激光治疗激活再上皮化通路，Macrophages 是最高置信度响应群体

  1. 三层证据筛选出 6 个 A 级候选基因（单细胞 DE + Pseudobulk DE + 模块归属三层一致），其中 4 个属再上皮化模块（Krt6a / Krt14 / Krt16 等角蛋白家族）
  2. Macrophages 是高置信度响应最丰富的群体：14 个 Score 3 基因，是其他细胞类型的 4–14 倍；Arg1（炎症消退模块）显著下调，Krt 系列上调
  3. 再上皮化（Re-epithelialization）方向跨细胞类型一致激活：Krt16 在 Macrophages、Hepatocytes、Epithelial cells 三个群体里都达到 Score 3
  4. Fibroblasts 走 MHC-I 抑制方向：B2m / H2-K1 / H2-D1 显著下调，提示激光治疗下调成纤维细胞免疫呈递

细胞类型组成

各细胞类型在两组中的细胞数
celltype_broad Control Treatment Total
Fibroblasts 23,650 22,351 46,001
Endothelial cells 1,404 1,986 3,390
Adipocytes 952 983 1,935
Macrophages 799 471 1,270
Hepatocytes 390 332 722
NK cells 396 259 655
T cells 333 212 545
Epithelial cells 190 205 395
Monocytes 216 100 316
Granulocytes 156 96 252
Oligodendrocytes 37 93 130
Erythrocytes 47 37 84
Neurons 13 36 49
Dendritic cells 25 9 34
B cells 1 2 3
Cardiomyocytes 1 1 2
Astrocytes NA 1 1

分析流程

01.R  加载 4 样本 Cell Ranger 输出，QC 过滤
 │
02.R  标准化 → PCA → Harmony 批次校正 → UMAP → 聚类
 │
03.R  SingleR 自动注释（MouseRNAseqData）
 │
04.R  聚类 Marker 基因 + 细胞比例分析
 │
05.R  各细胞类型 GO / KEGG 富集（Treatment vs Control）
 │
06.R  各细胞类型差异表达（Treatment vs Control）
 │
08.R  Pseudobulk DESeq2 差异分析
 │
09.R  DoubletFinder 双细胞检测
 │
10.R  Monocle3 拟时序（Fibroblasts + Macrophages）
 │
11.R  Fibroblast / Macrophage 重聚类 + 亚群标记基因
 │
12.R  GSEA（GO + KEGG + Hallmark）
 │
13.R  KEGG Pathview 通路图
 │
14.R  伤口愈合功能模块打分 + 三层证据整合

分析摘要

阶段 结果
总样本数 4（2 Control + 2 Treatment）
细胞注释 SingleR 自动注释（10+ 细胞类型）
差异分析 Treatment vs Control（Wilcoxon + DESeq2 pseudobulk）
轨迹推断 Monocle3 拟时序（Fibroblasts, Macrophages）
富集分析 GO / KEGG / GSEA / Hallmark
功能模块 7 个创面愈合模块（ECM / 血管新生 / 再上皮化 / 炎症消退 / 增殖 / 毛囊再生 / 成纤维细胞激活）
推荐阅读顺序

按以下顺序阅读可获得最完整的分析脉络：

  1. QC + 注释 — 质控过滤、UMAP 降维、SingleR 细胞类型注释
  2. 差异 + 富集 — 细胞比例变化、差异基因、GO/KEGG 富集
  3. 轨迹推断 — Doublet 检测、Monocle3 拟时序
  4. 亚群分析 — Fibroblast / Macrophage 重聚类 + 标记基因
  5. GSEA + Pathview — 全转录组 GSEA + KEGG 通路图
  6. 证据整合 — 功能模块打分 + 优先基因 + 三层证据
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