Single-cell Analysis Reveals Somatic Mutation Accumulation, Loss of Differentiation, and Increased Transcriptional Entropy in Aged Human Lungs
Notice bibliographique
Résumé
Abstract RATIONALE: Age is a major risk factor for lung disease. Accumulation of somatic mutations has been implicated in both aging and cellular senescence. Somatic mutations can affect transcriptional stability by mechanisms including affecting gene-regulatory networks and generating aberrant transcripts. We sought to examine the role of somatic mutations in the development of age-related lung dysfunction. METHODS: Single-cell RNAseq was performed on lung tissue cores from healthy donors (32 samples, 11-72 years, 21M/11F). Following standard pre-processing and cell type annotation, mutations were called using SComatic with the default parameters. Mutation burden was calculated by dividing the number of mutations by the number of callable sites. We calculated transcriptional entropy as a means to quantify loss of cell differentiation or phenotype. This was modeled using K-L divergence, with raw count data for each cell being compared to a uniform reference distribution. RESULTS: Our scRNAseq dataset consisted of 199,400 cells, which were clustered annotated to 25 distinct cell types. Mutation burden was positively correlated with age (r=0.28, p<0.001). Globally, the top genes correlated with mutation burden included ubiquitin ligase genes (AMBRA1, ANAPC1, SEL1L, USP25, USP33) and DNA damage response genes (RAD50, PRKDC). Notably, mutation burden also correlated with expression of senescence marker CDKN2A (r=0.48, p<0.05). In capillary endothelial cells, mutation burden was correlated with decreased expression of cell type differentiation markers (Il7R, VIPR1, FCN3), and mitochondrial genes. Similarly, in AT2 cells, mutation burden was associated with reduced expression of differentiation markers (SFTPC) and increased expression of chromatin organization (H2AFJ, ACTL6A) and damage repair genes (MACROD1, RAD17, BCCIP). Transcriptional entropy was increased with aging in most cell types, except for lymphocytes and myeloid cell types [Fig A]. The greatest age-associated difference in transcriptional entropy occurred in gCap cells (p<0.05) and AT2 cells (p<0.05). Finally, transcriptional entropy was strongly positively correlated with mutation burden (r=0.51, p<0.05) [Fig B]. CONCLUSIONS: Our analysis suggests that somatic mutation accumulation is associated with heterogenous transcriptional changes in different cell types, including loss of differentiation markers and increased transcriptional entropy. This process may contribute to phenotypic changes that predispose to age-related lung disease.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».