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Science | 绘制人体免疫系统发育图谱

,2022年5月13日,英国Wellcome Sanger Institute的Sarah A.TeichmannMuzlifah HaniffaMenna R. ClatworthyScience上发表了文章Mapping the developing human immune system across organs,作者团队对卵黄囊、产前脾脏、皮肤进行了单细胞测序,并整合了另外六个器官发育图谱数据集;此外,为了研究发育中的B细胞、T细胞以及它们的抗原受体库,作者还对γδT 细胞受体 (γδTCR)、αβT 细胞受体 (αβTCR) 和 B 细胞受体 (BCR) 进行了测序。最后,为了定位早期造血组织和淋巴器官细胞群(对B细胞和T细胞发育至关重要),作者对产前脾脏、肝脏和胸腺进行了空间转录组测序。胎儿免疫细胞发育的时空画卷至此终于展露出来。

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这个超大的单细胞数据集有超过90万个细胞,作者从中确定出了百余种细胞状态。通过对妊娠各阶段的分析,作者发现了巨噬细胞和NK细胞在孕早期和中期的两种不同作用:从孕中期开始,这些细胞开始获得免疫细胞效能;而更早期的时候它们则参与器官形成。通过对多个器官的分析,作者在人体中重建了单核细胞和T细胞各自从骨髓和胸腺迁移到外周组织之前的增殖和成熟的过程。
 
意想不到的是,作者在所有采样的外周器官(如肠道和脾脏)中都发现了仍在发育的血液和免疫细胞,这很可能打破此前将卵黄囊-肝脏-骨髓视为免疫细胞发育的唯一场所的认知。为了进一步探究这一现象,作者团队选取了外周生发最为突出的B淋巴细胞,使用空间转录组(Visium)和单分子荧光原位杂交(smFISH)在空间上验证并定位了其祖细胞。
 
值得一提的是,作者捕捉到了类先天 B细胞和T细胞,并首次发现且验证了人类B1细胞的存在, 即B细胞家族中未受免疫训练且分泌天然抗体的B细胞“先锋队”。作者惊奇地发现,这些B1细胞的转录组、受体和抗体分泌的特征独树一帜,与B1细胞的理论预期吻合。
 
最后,作者研究了T细胞家族中的“特种部队”—非传统T细胞。通过整合胎儿非传统T细胞的转录组图谱、其αβT细胞受体的V(D)J呈现、体外胸腺类器官模型的实验,作者为非传统T细胞发育的T-T选择机理提供了新的证据。
 
这项大尺度人类免疫发育时空图谱不仅仅将会为免疫学和计算生物学提供难得的资源和启迪,还将促进体外细胞工程、再生医学和先天免疫性疾病的探究。
 
该论文是本周发表在Science杂志上的四项主要研究之一。这些研究创建了全面且开源的跨组织细胞图谱,他们将为人类细胞图谱统一初稿的草拟做出贡献。

原文链接:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo0510


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