在學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》近日發(fā)表的一項(xiàng)最新研究中，我國(guó)研究人員首次成功構(gòu)建了覆蓋組織范圍最廣、時(shí)間跨度最長(zhǎng)、采樣密度最高的人類(lèi)免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。值得一提的是，研究人員鑒定出了廣泛存在于多個(gè)組織臟器的促血管生成巨噬細(xì)胞和中樞神經(jīng)系統(tǒng)外的類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞，打破了固有認(rèn)知，將推動(dòng)免疫學(xué)和發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
中國(guó)科學(xué)院院士、廈門(mén)大學(xué)教授韓家淮評(píng)價(jià)稱(chēng)，“該研究拓展了人們對(duì)人體免疫發(fā)育特別是巨噬細(xì)胞多樣性、分化和功能的認(rèn)知，有助于深入理解免疫系統(tǒng)的功能和調(diào)控機(jī)制，為疾病診斷、免疫治療和新療法開(kāi)發(fā)提供重要的基礎(chǔ)?！?/p>
構(gòu)建最全免疫細(xì)胞圖譜
在人體機(jī)器開(kāi)啟之初，免疫細(xì)胞便開(kāi)始了快速的增殖、分化和遷移，這為研究組織器官區(qū)域免疫特性的形成與發(fā)展提供了獨(dú)特的時(shí)間窗口。團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序平臺(tái)，對(duì)發(fā)育中的30萬(wàn)個(gè)免疫細(xì)胞進(jìn)行“解碼”，成功構(gòu)建了這一高分辨率人類(lèi)免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。
“我們對(duì)大量樣本進(jìn)行無(wú)差別單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，在不明晰樣本是哪一類(lèi)細(xì)胞亞型時(shí)，可以直接通過(guò)其基因表達(dá)譜來(lái)推斷細(xì)胞種類(lèi)，能更好地發(fā)現(xiàn)未知細(xì)胞類(lèi)群?！鄙钲谙冗M(jìn)院合成生物學(xué)研究所研究員李漢杰說(shuō)。
團(tuán)隊(duì)鑒定了11種主要的免疫細(xì)胞類(lèi)型，并對(duì)這些細(xì)胞類(lèi)型進(jìn)行更細(xì)致地分類(lèi)，最終注釋得到包括15種巨噬細(xì)胞在內(nèi)的56種免疫細(xì)胞亞型，并將它們的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化軌跡精準(zhǔn)地描繪在圖譜中。
研究人員還針對(duì)圖譜開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)可共享的可視化平臺(tái)，以便更多的研究人員對(duì)該數(shù)據(jù)集進(jìn)行探索，共同推動(dòng)免疫學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展。
細(xì)胞“新類(lèi)型”刷新固有認(rèn)知
巨噬細(xì)胞既是身體中的“清潔隊(duì)”，通過(guò)吞噬細(xì)胞殘骸和廢物來(lái)清除病原體和有害物質(zhì)，也是免疫系統(tǒng)的“哨兵”，通過(guò)釋放細(xì)胞因子等信號(hào)來(lái)告知其他免疫細(xì)胞有外來(lái)入侵物質(zhì)，準(zhǔn)備應(yīng)戰(zhàn)。同時(shí)，巨噬細(xì)胞還可以感知周?chē)h(huán)境的變化，根據(jù)器官需求來(lái)維持身體穩(wěn)態(tài)。
作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最主要的巨噬細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞在傳統(tǒng)認(rèn)知中只存在于腦和脊髓。但研究團(tuán)隊(duì)觀察發(fā)現(xiàn)，在發(fā)育時(shí)期，有一類(lèi)細(xì)胞形態(tài)、特征蛋白表達(dá)、轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜都與小膠質(zhì)細(xì)胞非常相似的特殊細(xì)胞亞群，廣泛分布在中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的多個(gè)組織中（包括表皮、心臟和睪丸），團(tuán)隊(duì)將其命名為“類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞”。
“類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，將打破‘小膠質(zhì)細(xì)胞僅存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)’這一固有認(rèn)知?！崩顫h杰說(shuō)。
探究免疫細(xì)胞更多“技能點(diǎn)”
由于類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞在表皮中最為富集，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了它們?cè)诒砥そM織中的功能，發(fā)現(xiàn)類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞主要集中在胚胎背部，與神經(jīng)嵴細(xì)胞呈類(lèi)似的分布模式。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)育成黑色素細(xì)胞的過(guò)程中，表皮的類(lèi)小膠質(zhì)細(xì)胞起了調(diào)節(jié)控制的作用。
“有意思的是，我們還在多個(gè)組織中鑒定到了一群高表達(dá)促血管生成基因的巨噬細(xì)胞，在不同組織中都具有相似的基因表達(dá)譜，且均定位在胚胎器官的血管附近。”李漢杰說(shuō)，體外實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這群細(xì)胞具有促進(jìn)血管生成的能力，并將這群細(xì)胞命名為“促血管生成巨噬細(xì)胞”。
該類(lèi)細(xì)胞與腫瘤中的促血管生成細(xì)胞有著高度相似的基因表達(dá)模式，這一發(fā)現(xiàn)可能為腫瘤的發(fā)生機(jī)制研究，及其潛在的治療策略制定提供新思路。研究還擴(kuò)展了巨噬細(xì)胞的“技能點(diǎn)”：它們不僅在體內(nèi)有著吞噬異物、維持穩(wěn)態(tài)等作用，在胚胎發(fā)育過(guò)程中還能影響人體神經(jīng)嵴細(xì)胞分化，具有助力誘導(dǎo)血管生成等“推陳出新”的功能。
“這一工作為相關(guān)區(qū)域的疾病發(fā)生發(fā)展、免疫療法的開(kāi)發(fā)，以及發(fā)育生物學(xué)的深入研究提供有益的指導(dǎo)?！敝袊?guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授田志剛說(shuō)。
來(lái)源：科普時(shí)報(bào)
原標(biāo)題：解碼30萬(wàn)個(gè)免疫細(xì)胞發(fā)現(xiàn)“新類(lèi)型”
作者：刁雯蕙 趙梓杉 實(shí)習(xí)記者 羅云鵬
