構建出人體跨組織免疫細胞圖譜,揭示出免疫細胞的組織特異性特徵(Science)

構建出人體跨組織免疫細胞圖譜,揭示出免疫細胞的組織特異性特徵(Science)

駐留在外周組織中的免疫細胞在健康和疾病中發揮著重要的作用,然而對人類免疫的研究大多集中在血源性細胞上。免疫細胞適應當地的微環境,獲得了獨特的特徵和功能專門化。駐留在外周組織中的免疫細胞在健康和疾病中發揮著重要的作用,然而對人類免疫的研究大多集中在血源性細胞上。免疫細胞適應當地的微環境,獲得了獨特的特徵和功能專門化。通過對整個人體的細胞進行系統評估,剖析這些分子適應性,有望改變人們在有機體水準上對免疫系統的理解。

為了全面評估免疫細胞的類型,來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所和劍橋大學的研究人員在一項新的研究中從12位已故器官供者身上收集了供者匹配的組織。他們分離出免疫細胞,對T細胞受體和B細胞受體進行了單細胞RNA測序和配對VDJ測序,得到了約33萬個免疫細胞的高品質資料。為瞭解決細胞的身份問題,他們開發出CellTypist,這是一個使用隨機梯度下降學習構建出的基於邏輯回歸的框架。這種跨組織注釋使他們能夠審視骨髓細胞譜系和淋巴細胞譜系中共同的和組織特異性的表達模組和細胞狀態。相關研究結果發表在2022年5月13日的Science期刊上,論文標題為“Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans”。

這些作者通過管理和協調公共資料集來開發CellTypist,以組建一個全面的免疫細胞類型參考資料庫(https://www.celltypist.org)。他們然後將CellTypist應用於他們在多個組織和個體中產生的資料(https://www.tissueimmunecellatlas.org/)。他們總共檢測了101個免疫細胞群體,並對每個亞群進行了廣泛的跨組織比較。

雖然巨噬細胞表現出顯著的組織限制性特徵,但也檢測到一些趨同的特徵。例如,表達噬紅細胞作用(erythrophagocytosis)相關基因的巨噬細胞廣泛存在於脾臟、肝臟、骨髓和淋巴結。

人類免疫細胞的跨組織圖譜。圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl5197。

在確定的免疫細胞亞群內也觀察到異質性,如遷移性樹突細胞的適應性。在適應性免疫細胞譜系中,這些作者鑒定出記憶免疫細胞群體的組織特異性分佈。漿細胞顯示出有限的組織分佈,而記憶B細胞的分佈更為廣泛。同樣,與中央記憶T細胞和效應記憶T細胞相比,組織駐留記憶T(TRM)細胞的分佈更為局限。值得注意的是,由VDJ測序可知,TRM細胞具有明顯的多樣性,包括αβ和γδ譜系。對克隆動態的評估顯示,TRM細胞的克隆擴增率最高,組織駐留免疫細胞群體和效應記憶免疫細胞群體之間的克隆共用最為頻繁。

綜上所述,這些作者提出了一個不同成人組織中的骨髓細胞譜系和淋巴細胞譜系的免疫細胞圖譜。他們開發出CellTypist用於自動免疫細胞注釋,並對不同的免疫細胞亞群進行了深入剖析,從100多萬個免疫細胞中識別出101種免疫細胞類型或狀態,包括以前未被重視的免疫細胞狀態。他們還發現了給定免疫細胞譜系在不同組織中的趨同表型,並描述了一些免疫細胞類型的組織適應特徵,包括巨噬細胞和組織駐留記憶T細胞。總之,這些作者擴展了人們對人類免疫作為一個綜合的、跨組織的網路的理解,而且他們為科學界提供了幾個關鍵的新資源。

參考資料:

  1. Domínguez Conde et al. Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans. Science, 2022, doi:10.1126/science.abl5197.