單細胞轉錄組助力中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病潛在治療靶點的發(fā)現(xiàn)

01

SFRP4+基質(zhì)細胞促進子宮內(nèi)膜再生

人的子宮器官，特別是全層子宮內(nèi)膜，是受精和胚胎發(fā)育所必需的，人子宮內(nèi)膜全層損傷或功能障礙可引起宮內(nèi)粘連、流產(chǎn)和子宮因子不孕，在月經(jīng)周期內(nèi)反復損傷和無疤痕修復的高度動態(tài)特性使其成為研究組織再生的理想模型。

本文作者對來自兩個階段的全層子宮進行單細胞測序，對其中的子宮內(nèi)膜間質(zhì)細胞進行精細分群，發(fā)現(xiàn)了SFRP4+基質(zhì)細胞具有潛在再生能力，然后通過人子宮內(nèi)膜上皮類器官共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該細胞群顯著增強了類器官的增殖，然后對SFRP4+基質(zhì)細胞與其他基質(zhì)細胞進行差異分析發(fā)現(xiàn)其高表達15種在細胞增殖期高表達的分泌分子，與增殖上皮細胞進行受配體配對，發(fā)現(xiàn)IGF1是唯一能夠配對的分泌分子，因此確定了SFRP4+基質(zhì)細胞通過IGF1信號通路促進子宮內(nèi)膜上皮腺體的再生的全層子宮內(nèi)膜損傷。

該研究的全層子宮組織細胞圖譜揭示了人類子宮內(nèi)膜每月再生過程中的細胞異質(zhì)性、細胞群結構及其通信，這為人類子宮內(nèi)膜再生的生物學和針對子宮內(nèi)膜損傷和宮內(nèi)粘連的再生醫(yī)學治療的發(fā)展提供了深刻的見解。

 

02

ILC3s選擇微生物特異性的Treg細胞在腸道中建立耐受

胃腸道不斷受到常駐微生物群、機會性微生物或病原體的定植，在這個過程中主要由表達特異性轉錄組因子RORγt的免疫細胞主導維持腸道穩(wěn)健的反應，RORγt+細胞協(xié)調(diào)腸道中的免疫、炎癥或耐受性，影響多種慢性疾病的發(fā)生，但其全部異質(zhì)性、亞群間功能性相互作用的潛力以及在復雜微生物群背景下建立免疫耐受所必需的通路仍知之甚少。

本文對來自健康RORγt eGFP報告小鼠的腸引流腸系膜淋巴結 (mLN) 的所有RORγt+細胞進行了單細胞RNA測序，在該組織中T細胞優(yōu)勢明顯，因此本研究對T細胞和非T細胞等比例進行測序，以提高罕見RORγt+細胞類型的分辨率，共獲得了12種不同的RORγt+細胞類型，接著利用免疫熒光實驗驗證mLN中適應性免疫和先天免疫細胞的鄰近性來判定他們可能存在的相互作用，發(fā)現(xiàn)LTi樣ILC3s通過MHCII和腸道選擇的過程來來篩選微生物群特異性的RORγt+ Treg細胞。由于IBD病人伴有ILC3s和RORγt+ T淋巴細胞數(shù)量或功能的實質(zhì)性改變，因此接著作者對IBD發(fā)炎腸與鄰近非發(fā)炎腸的先天淋巴細胞和T細胞區(qū)室進行scRNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)相對于鄰近的非炎癥組織，炎癥組織中ILC3減少，進一步在腸活檢中發(fā)現(xiàn)ILC3s頻率與RORγt+ Treg細胞頻率之間存在適度但顯著的正相關，這一結果在克羅恩病兒科患者獨立隊列也得到了驗證，表明ILC3s促進RORγt+ Treg細胞支持人類腸道健康，并且這些細胞相互作用在IBD中發(fā)生改變。

該研究為建立對微生物群的免疫耐受和腸道健康提供了一個新的思路。

 

03

CAR Treg細胞水平或可預測免疫療法的療效和神經(jīng)毒性嚴重程度

對于罹患復發(fā)性B細胞惡性腫瘤的病患來說，CAR T細胞療法僅對不到一半病患有效，并且已經(jīng)應用于臨床的阿基侖賽CAR T細胞藥物會對三分之二的病患會產(chǎn)生神經(jīng)毒性，目前研究指出大B細胞淋巴瘤病患對CAR T療法出現(xiàn)耐受主要是由于CAR T細胞后繼無力和靶標抗原發(fā)生變化，CD19-CAR相關的免疫效應細胞相關神經(jīng)毒性綜合癥與細胞因子介導的內(nèi)皮細胞活化、輸注細胞中ICANS相關組分、表達CD19的大腦壁細胞響應等直接相關，這些因素可以導致血腦屏障破損以及CAR T細胞入侵。但這一嚴重神經(jīng)損傷的分子指標仍然空缺。

本文研究者招募了32位罹患大B細胞淋巴瘤并進行阿基侖賽治療的病人，通過流式細胞術等方法發(fā)現(xiàn)CAR T細胞的水平與神經(jīng)毒性的嚴重程度顯著相關，接著利用單細胞蛋白質(zhì)組確定了一種即可表征療效，又可表征神經(jīng)毒性的細胞--具有Treg特征的CD4+CAR T細胞，進一步分析發(fā)現(xiàn)輸注CAR T細胞的第七天時同時存在幾組與免疫療法長時程療效和神經(jīng)毒性直接相關的CAR T細胞亞群，因此對輸注7天后的外周血單核細胞進行單細胞轉錄組學和蛋白質(zhì)組學等分析，確定了CAR Treg細胞在表征疾病進程和神經(jīng)毒性方面和CD4+CAR T細胞的CD57–Helios+，CD57–FOXP3+以及CD57–Helios+FOXP3+亞群類似。進一步通過腫瘤負荷相關性發(fā)現(xiàn)CAR Treg細胞水平與疾病進程和神經(jīng)毒性嚴重程度相關，其水平越高，則神經(jīng)毒性越低，CAR T細胞增殖水平越低的CAR Treg水平越高。

這一指標能夠有效的預測免疫療法的療效。

 

04

單細胞轉錄組助力中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病潛在治療靶點的發(fā)現(xiàn)

葡萄膜炎是一種嚴重的自身免疫性疾病，也是導致失明的常見原因，其特征是反復發(fā)生視網(wǎng)膜和葡萄膜炎癥，并且由于該疾病屬于中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病，其免疫特權也導致治療方案只能防止不可逆的視力喪失，并且糖皮質(zhì)激素與免疫抑制藥物一起會引起各種副作用且療效有限，急需對潛在的病理機制進行研究，以開發(fā)針對葡萄膜炎的特異性、安全和有效的治療方案。

該研究基于自身免疫性葡萄膜炎（EAU）的研究背景及小鼠模型，繪制了不同時間點（第0、7、14和21天）的EAU小鼠宮頸引流淋巴結(CDLN)全面的免疫細胞單細胞圖譜，確定了與疾病進展相關的免疫細胞組成和轉錄調(diào)控的變化；在葡萄膜炎及病癥，Th17細胞是其主要的發(fā)病原因，在單細胞數(shù)據(jù)中也發(fā)現(xiàn)Th17、Th1細胞、Treg細胞和漿細胞(PC)中PIM1基因在EAU期間優(yōu)先表現(xiàn)出上調(diào)趨勢，可能由于PIM1對AKT/FOXO1通路的調(diào)節(jié)作用，抑制PIM1可減少Th17/Treg細胞比例，降低Th17細胞的致病性減少漿細胞的分化，在人葡萄膜炎Vogt-Koyanagi-Harada病(VKH)中，PIM1在CD4+T細胞和漿細胞中的上調(diào)是保守的，抑制PIM1可降低CD4+T和B細胞的擴張，這些數(shù)據(jù)表明PIM1可能是VKH的一個潛在的治療靶點，該研究也有可能會擴展到其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病中。

 

05

單細胞轉錄組揭示間充質(zhì)干細胞在運動和肥胖中的關鍵作用

定期運動是預防以及治療肥胖和糖尿病的一種行之有效的干預措施，運動產(chǎn)生的有益效應分子可作為生物標志物和治療靶點，但運動又是一種復雜的，跨多組織生理刺激，其中白色脂肪組織（WAT）和骨骼�。⊿kM）是受肥胖和運動影響最巨大也是最直接的內(nèi)分泌器官之一，因此一直是組織水平研究的重點，而目前尚未有對運動干預后的皮下和內(nèi)臟脂肪組織以及骨骼肌組織異質(zhì)性的單細胞分辨率和跨多組織的研究。

本研究通過飲食和運動來干預高脂飲食小鼠模型，對4個干預組的肥胖小鼠的皮下和內(nèi)臟白色脂肪組織和骨骼肌組織進行單細胞研究，注釋得到22種細胞類型，其中11種又可注釋為42種細胞亞型/狀態(tài)，在該研究中確定了一種未報道過的Sca1陰性的間充質(zhì)干細胞亞型，可能是成纖維祖細胞分化而來，并且在運動時細胞豐度降低，減少骨骼肌纖維化的可能性；在三種組織間MSC中運動和HFD調(diào)節(jié)的信號途徑中，細胞外基質(zhì)重塑和晝夜節(jié)律相關基因的表達受到的影響最大，然后跨組織分析，發(fā)現(xiàn)肥胖和運動通過以MSC為中心的組織內(nèi)和組織間的串擾，調(diào)節(jié)不同的內(nèi)臟白色脂肪免疫細胞和骨骼肌間充質(zhì)干細胞之間的定向配體-受體相互作用，其中尤其以M1巨噬細胞和樹突狀細胞（MIF-CD74）被運動下調(diào)，減少脂肪組織驗證，促進細胞增殖和存活因此研究人員提出骨骼肌分泌的MIF因子對內(nèi)臟白色脂肪中不同的髓系免疫細胞的作用可能不同。

總的來說，該研究提供了肥胖運動代謝組織中單細胞變化的參考圖譜，并揭示MSC潛在介導組織特異性和組織間通信變化以應對肥胖和運動干預方面的關鍵作用，該研究發(fā)現(xiàn)的由運動調(diào)控的間充質(zhì)干細胞特異性的分子靶點，可能為多種疾病的預防以及治療提供了新的機會。

 

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