新型冠状病毒（SARS-CoV-2）感染会导致宿主转录组发生广泛改变，但选择性剪接在调控免疫应答过程中的作用尚未得到充分研究。今天分享的这项由柏林夏里特医学院研究团队发布在bioRxiv的研究，首次利用单细胞全长转录组测序，系统揭示了COVID-19患者鼻咽部细胞类型特异性的转录本异构体调控机制，为理解宿主免疫应答的精细调控提供了全新视角。

题目：Long-read single-cell RNA sequencing uncovers cell-type specific transcript regulation in COVID-19

预印平台：bioRxiv

上线时间：2025-09-23

研究思路

研究团队利用Oxford Nanopore长读长单细胞RNA测序技术，对9名COVID-19患者（3名中度、6名重度）和3名健康对照的鼻咽拭子样本进行全长转录本测序，结合已有的短读长数据，系统分析了不同细胞类型中转录本异构体使用差异（DTU）及其在免疫调控中的功能意义。

研究结果

1. COVID-19患者与健康对照鼻咽拭子中的细胞类型

研究团队通过ONT纳米孔测序的单细胞全长转录组测序，对COVID-19患者与健康对照的鼻咽拭子样本进行分析，成功构建了单细胞全长转录组图谱。研究在31,546个细胞中鉴定出主要的上呼吸道细胞类型，包括多种上皮细胞（如基底细胞、纤毛细胞、分泌细胞）和免疫细胞（如T细胞、巨噬细胞、中性粒细胞）。转录本分析显示，大多数基因仅表达一个主要异构体，且绝大多数为蛋白质编码类型。研究还以CD45基因为例，验证了其异构体在不同免疫细胞亚群中的特异性表达，证实了该技术在解析转录本水平调控方面的可靠性。

2. 短读长和长读长单细胞测序的细胞类型注释显示了高度的一致性

本研究通过对比长读长和短读长单细胞RNA测序数据，发现两者在细胞类型鉴定上具有高度一致性。UMAP可视化显示两种技术鉴定的细胞群体分布相似，将短读长的细胞注释转移到长读长数据中后，绝大多数细胞被成功归类为相同类型。定量分析通过标签转移评分证实了这种细胞身份的高度吻合。

3. 在COVID-19、对照组和疾病严重程度之间的差异表达基因也显示出差异转录本使用

接下来，本研究通过差异基因表达（DEG）和差异转录本使用（DTU）分析发现，在COVID-19患者与健康对照的比较中，纤毛细胞和分泌细胞展现出最显著的基因表达改变。值得注意的是，许多基因在总体表达水平不变的情况下，其转录本异构体的使用比例发生了显著变化，例如免疫与凋亡相关基因IFNAR2和FAIM。这种转录水平的调控具有细胞类型特异性，提示选择性剪接等机制在COVID-19宿主免疫应答中扮演了独立于基因表达的精细调控角色。

通过基因集富集分析（GSEA）发现，COVID-19中显著富集的免疫应答、RNA与蛋白质代谢等通路同时受到基因表达和转录本使用的双重调控。尽管部分基因（如干扰素通路中的IFNAR2）在总体表达上无显著变化，但其异构体使用比例发生显著改变，进而可能影响蛋白功能。这揭示了在疾病相关的关键通路中，宿主除了调控基因表达水平外，还通过选择性剪接等转录本层面的机制对免疫功能进行精细调控。

4. 在COVID-19和健康对照组之间发生异构体转换的关键免疫反应通路

在COVID-19与健康对照的关键免疫通路中，研究者发现了显著的异构体转换，这些变化在基因总体表达水平上未被察觉。例如，干扰素受体基因IFNAR2在免疫细胞中从激活JAK-STAT信号的长异构体（IFNAR2-202）转向作为诱饵受体的短异构体（IFNAR2-204），这可能是抑制干扰素过度激活的调控机制。同时，抗凋亡基因FAIM在纤毛细胞中从长异构体转向短异构体，核糖体基因RPS3A在T细胞中也发生异构体转换，这些转录本层面的精细调控共同塑造了宿主对病毒的特异性免疫应答。

5. 在中度与重度COVID-19之间，异构体转换发生在关键的免疫应答通路中

在中度与重度COVID-19患者的对比中，研究发现了关键免疫通路存在特异性异构体转换。T细胞中，酪氨酸激酶FYN的全长功能异构体（FYN-202）在重症患者中上调，可能增强T细胞受体信号传导，而与免疫过度激活相关。同时，转录因子IRF2和模式识别受体TLR2均通过5’ UTR不同的异构体进行调控，这种转录后层面的精细调整，为理解疾病严重性差异提供了新的分子机制。

总结

本研究首次在单细胞水平上系统揭示了COVID-19感染过程中细胞类型特异性的转录本异构体调控机制。尽管许多关键免疫基因在总体表达上未见变化，但其异构体使用的变化显著影响了干扰素信号、T细胞激活、凋亡调控等关键通路。这些发现不仅深化了对宿主—病毒相互作用中转录后调控机制的理解，也为未来针对剪接调控的免疫干预策略提供了新的理论基础和潜在靶点。

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参考文献：

Kristin Köhler, Lorna Morris, Agata Rakszewska, et al. Long-read single-cell RNA sequencing uncovers cell-type specific transcript regulation in COVID-19. bioRxiv 2025.09.23.676511; doi: https://doi.org/10.1101/2025.09.23.676511