Published July 22, 2021 | Version v1
Publication Open

Single cell analysis of <i>M. tuberculosis</i> phenotype and macrophage lineages in the infected lung

  • 1. Cornell University
  • 2. University of Arkansas for Medical Sciences
  • 3. Singapore Immunology Network
  • 4. Agency for Science, Technology and Research
  • 5. University of Malawi
  • 6. Malawi-Liverpool-Wellcome Trust Clinical Research Programme
  • 7. University of Liverpool
  • 8. Liverpool School of Tropical Medicine

Description

In this study, we detail a novel approach that combines bacterial fitness fluorescent reporter strains with scRNA-seq to simultaneously acquire the host transcriptome, surface marker expression, and bacterial phenotype for each infected cell. This approach facilitates the dissection of the functional heterogeneity of M. tuberculosis–infected alveolar (AMs) and interstitial macrophages (IMs) in vivo. We identify clusters of pro-inflammatory AMs associated with stressed bacteria, in addition to three different populations of IMs with heterogeneous bacterial phenotypes. Finally, we show that the main macrophage populations in the lung are epigenetically constrained in their response to infection, while inter-species comparison reveals that most AMs subsets are conserved between mice and humans. This conceptual approach is readily transferable to other infectious disease agents with the potential for an increased understanding of the roles that different host cell populations play during the course of an infection.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، نقوم بتفصيل نهج جديد يجمع بين سلالات مراسل الفلورسنت للياقة البكتيرية مع scRNA - seq للحصول في وقت واحد على ترانسكريبتوم المضيف، والتعبير عن علامة السطح، والنمط الظاهري البكتيري لكل خلية مصابة. يسهل هذا النهج تشريح عدم التجانس الوظيفي للخلايا السنخية المصابة بالسل (AMs) والبلاعم الخلالية (IMs) في الجسم الحي. نحدد مجموعات من AMs المؤيدة للالتهابات المرتبطة بالبكتيريا المجهدة، بالإضافة إلى ثلاث مجموعات مختلفة من IMs مع الأنماط الظاهرية البكتيرية غير المتجانسة. أخيرًا، نظهر أن مجموعات البلاعم الرئيسية في الرئة مقيدة وراثيًا في استجابتها للعدوى، بينما تكشف المقارنة بين الأنواع أن معظم المجموعات الفرعية من AMs محفوظة بين الفئران والبشر. يمكن نقل هذا النهج المفاهيمي بسهولة إلى عوامل الأمراض المعدية الأخرى مع إمكانية زيادة فهم الأدوار التي تلعبها مجموعات الخلايا المضيفة المختلفة أثناء العدوى.

Translated Description (French)

Dans cette étude, nous détaillons une nouvelle approche qui combine des souches rapporteuses fluorescentes de fitness bactérien avec scRNA-seq pour acquérir simultanément le transcriptome de l'hôte, l'expression des marqueurs de surface et le phénotype bactérien pour chaque cellule infectée. Cette approche facilite la dissection de l'hétérogénéité fonctionnelle des macrophages alvéolaires (MA) et interstitiels (IM) infectés par M. tuberculosis in vivo. Nous identifions des grappes de MA pro-inflammatoires associées à des bactéries stressées, en plus de trois populations différentes de MI avec des phénotypes bactériens hétérogènes. Enfin, nous montrons que les principales populations de macrophages dans le poumon sont épigénétiquement contraintes dans leur réponse à l'infection, tandis que la comparaison inter-espèces révèle que la plupart des sous-ensembles de MA sont conservés entre les souris et les humains. Cette approche conceptuelle est facilement transférable à d'autres agents infectieux avec le potentiel d'une meilleure compréhension des rôles que jouent les différentes populations de cellules hôtes au cours d'une infection.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, detallamos un enfoque novedoso que combina cepas informadoras fluorescentes de aptitud bacteriana con scRNA-seq para adquirir simultáneamente el transcriptoma del huésped, la expresión del marcador de superficie y el fenotipo bacteriano para cada célula infectada. Este enfoque facilita la disección de la heterogeneidad funcional de los macrófagos alveolares (AM) e intersticiales (IM) infectados por M. tuberculosis in vivo. Identificamos grupos de AM proinflamatorias asociadas a bacterias estresadas, además de tres poblaciones diferentes de IM con fenotipos bacterianos heterogéneos. Finalmente, mostramos que las principales poblaciones de macrófagos en el pulmón están epigenéticamente restringidas en su respuesta a la infección, mientras que la comparación entre especies revela que la mayoría de los subconjuntos de AM se conservan entre ratones y humanos. Este enfoque conceptual es fácilmente transferible a otros agentes de enfermedades infecciosas con el potencial de una mayor comprensión de los roles que desempeñan las diferentes poblaciones de células huésped durante el curso de una infección.

Files

jem_20210615.pdf.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f80574b7892dfe097d05c9d8e59037e3
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل خلية واحدة للنمط الظاهري <i>لمرض السل</i> وأنساب البلاعم في الرئة المصابة
Translated title (French)
Analyse unicellulaire du phénotype de <i>M. tuberculosis</i> et des lignées de macrophages dans le poumon infecté
Translated title (Spanish)
Análisis unicelular del fenotipo de <i>M. tuberculosis</i> y linajes de macrófagos en el pulmón infectado

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3185416158
DOI
10.1084/jem.20210615

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malawi

References

  • https://openalex.org/W1544249031
  • https://openalex.org/W1563750046
  • https://openalex.org/W1931430060
  • https://openalex.org/W1954303926
  • https://openalex.org/W1973720948
  • https://openalex.org/W1977099733
  • https://openalex.org/W1983135466
  • https://openalex.org/W1988362755
  • https://openalex.org/W1991395601
  • https://openalex.org/W1994016401
  • https://openalex.org/W1996095483
  • https://openalex.org/W1996159097
  • https://openalex.org/W1997183854
  • https://openalex.org/W2027562913
  • https://openalex.org/W2034351496
  • https://openalex.org/W2036897871
  • https://openalex.org/W2037389395
  • https://openalex.org/W2055620105
  • https://openalex.org/W2056191414
  • https://openalex.org/W2067125890
  • https://openalex.org/W2067579914
  • https://openalex.org/W2072545569
  • https://openalex.org/W2074138350
  • https://openalex.org/W2085128107
  • https://openalex.org/W2087023256
  • https://openalex.org/W2087101282
  • https://openalex.org/W2088591345
  • https://openalex.org/W2088699377
  • https://openalex.org/W2095835743
  • https://openalex.org/W2096179876
  • https://openalex.org/W2097174302
  • https://openalex.org/W2099811755
  • https://openalex.org/W2100646399
  • https://openalex.org/W2102278945
  • https://openalex.org/W2103441770
  • https://openalex.org/W2110778788
  • https://openalex.org/W2112627805
  • https://openalex.org/W2114104545
  • https://openalex.org/W2120387439
  • https://openalex.org/W2120579640
  • https://openalex.org/W2121637463
  • https://openalex.org/W2123661580
  • https://openalex.org/W2130981365
  • https://openalex.org/W2131478115
  • https://openalex.org/W2131681506
  • https://openalex.org/W2132726700
  • https://openalex.org/W2134526812
  • https://openalex.org/W2141251184
  • https://openalex.org/W2144551884
  • https://openalex.org/W2151572058
  • https://openalex.org/W2152239989
  • https://openalex.org/W2162853795
  • https://openalex.org/W2162955464
  • https://openalex.org/W2163294546
  • https://openalex.org/W2164711205
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2179438025
  • https://openalex.org/W2298261633
  • https://openalex.org/W2301038687
  • https://openalex.org/W2326665525
  • https://openalex.org/W2342759056
  • https://openalex.org/W2343836182
  • https://openalex.org/W2396246318
  • https://openalex.org/W2429188508
  • https://openalex.org/W2442476615
  • https://openalex.org/W2512555639
  • https://openalex.org/W2533230523
  • https://openalex.org/W2548299591
  • https://openalex.org/W2551089731
  • https://openalex.org/W2591596104
  • https://openalex.org/W2593148326
  • https://openalex.org/W2606430458
  • https://openalex.org/W2617452315
  • https://openalex.org/W2618005361
  • https://openalex.org/W2735778198
  • https://openalex.org/W2739492614
  • https://openalex.org/W2747877289
  • https://openalex.org/W2766902857
  • https://openalex.org/W2777138079
  • https://openalex.org/W2783711120
  • https://openalex.org/W2783733493
  • https://openalex.org/W2789367247
  • https://openalex.org/W2794373801
  • https://openalex.org/W2803776975
  • https://openalex.org/W2821171282
  • https://openalex.org/W2872754763
  • https://openalex.org/W2885821180
  • https://openalex.org/W2888406753
  • https://openalex.org/W2888991769
  • https://openalex.org/W2895959975
  • https://openalex.org/W2907514116
  • https://openalex.org/W2911555743
  • https://openalex.org/W2913871604
  • https://openalex.org/W2916265250
  • https://openalex.org/W2921168633
  • https://openalex.org/W2921527470
  • https://openalex.org/W2949177718
  • https://openalex.org/W2949498852
  • https://openalex.org/W2950221693
  • https://openalex.org/W2951068818
  • https://openalex.org/W2953064750
  • https://openalex.org/W2954400117
  • https://openalex.org/W2966718046
  • https://openalex.org/W2971790873
  • https://openalex.org/W2972255989
  • https://openalex.org/W2973853581
  • https://openalex.org/W2982017357
  • https://openalex.org/W2984472267
  • https://openalex.org/W2997280954
  • https://openalex.org/W2997968756
  • https://openalex.org/W2999462941
  • https://openalex.org/W3002449722
  • https://openalex.org/W3022248657
  • https://openalex.org/W3034597699
  • https://openalex.org/W3048034760
  • https://openalex.org/W3080139312
  • https://openalex.org/W3092588458
  • https://openalex.org/W3097788036
  • https://openalex.org/W3113032581
  • https://openalex.org/W3113921996
  • https://openalex.org/W3119054953
  • https://openalex.org/W386594400
  • https://openalex.org/W4210634657
  • https://openalex.org/W4213245349
  • https://openalex.org/W4322696958