單細胞技術在檢測銀屑病背后的炎癥反應中的應用

固有淋巴細胞 (ILC) 是一種存在于組織中，通過分泌信號分子來調(diào)節(jié)機體對病原體免疫反應的先天免疫細胞。當這些細胞出現(xiàn)異常時，就可能導致過敏、哮喘和自身免疫性疾病。雖然人們對ILC2s了解很多，但對ILC3s如何參與銀屑病背后的炎癥反應知之甚少。

在本期推送所帶來的一項研究中，科學家將單細胞基因表達和染色質(zhì)狀態(tài)圖譜與生信分析相結合，以破譯這種炎癥性皮膚病中皮膚內(nèi)ILC之間的異質(zhì)性。

銀屑病作為一種自身免疫性疾病，其癥狀主要表現(xiàn)為皮膚出現(xiàn)紅色、發(fā)炎的斑塊，通常伴隨干燥、發(fā)癢和鱗片狀。這種皮膚細胞的積累會觸發(fā)免疫系統(tǒng)，而免疫系統(tǒng)則會將這種皮膚細胞誤認為是病原體，但這其中所涉及的機制途徑尚不清楚。

效應細胞是在免疫反應中被激活的相對短命的細胞。在健康人群中，大多數(shù)效應皮膚ILC是五組ILC之一的ILC2^[1]。而在患有銀屑病的人類和小鼠皮膚中發(fā)現(xiàn)存在ILC3^[2]，并且會隨著治療而減少^[3]，這表明是ILC3導致了銀屑病的炎癥特征。然而，尚不清楚ILC2和ILC3的組成在銀屑病進展過程中是如何或何時發(fā)生變化的。

圖片來源：Kazlouskaya V, Collins MK. Psoriasis. PathologyOutlines.com

在Bielecki等人的一項研究中，使用10x單細胞基因表達和單細胞ATAC（轉(zhuǎn)座酶可及染色質(zhì)測定法）發(fā)現(xiàn)皮膚ILC不是以離散狀態(tài)存在的，而是沿著一個連續(xù)體存在，這是一種易致病的、靈活的細胞狀態(tài)，可能會被環(huán)境壓力源或其他誘因完全激活^[4]。這對免疫學家如何研究銀屑病以及他們?nèi)绾未_定哪些細胞或過程可能成為治療靶點都十分有意義。

用單細胞轉(zhuǎn)錄組學揭示ILC異質(zhì)性

研究使用銀屑病小鼠模型，在疾病進展的不同階段，對從耳部皮膚細胞分離的ILC進行了單細胞RNA測序 (scRNA-seq)。發(fā)現(xiàn)細胞跨越了一個反映流體狀態(tài)的轉(zhuǎn)錄連續(xù)體，包括靜息狀態(tài)和ILC2效應狀態(tài)。

使用數(shù)據(jù)模型來捕獲疾病發(fā)展過程中的不同時間點，根據(jù)其基因表達程序描述主要類型的細胞。研究標記了其中三種狀態(tài)：

“類靜息態(tài)”，其中基因活動代表靜息、初始和中樞記憶T細胞；

“ILC2”，具有與ILC2和輔助T細胞-2相關的基因以及趨化因子基因；

“ILC3樣”，一種時間依賴性基因表達程序，促炎、ILC3和輔助T細胞-17相關基因增加。

在小鼠模型中，隨著疾病的進展，研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)體轉(zhuǎn)變?yōu)榘�含ILC3樣細胞的一個亞群，這些細胞也表達ILC2特有的細胞因子特征。對更多的數(shù)據(jù)分析推斷出這些ILC3樣細胞能夠從多種細胞狀態(tài)中產(chǎn)生，包括從靜息細胞、ILC2和其他皮膚ILC轉(zhuǎn)化而來。

染色質(zhì)可及性分析證實了類ILC3轉(zhuǎn)變的可能性

為了測試銀屑病發(fā)病前染色質(zhì)是否表現(xiàn)出過渡傾向，他們對來自初始和白細胞介素 (IL)-23誘導（第4天）小鼠的ILCs進行了單細胞ATAC-seq。IL-23刺激ILC3產(chǎn)生細胞因子IL-17和IL-22，導致銀屑病中的皮膚炎癥。與scRNA-seq分析結果相似，基于染色質(zhì)可及性的基因活性顯示，在誘導前和誘導后，細胞中ILC2特異性基因都活躍，而ILC3特異性基因在誘導后更活躍。相反，與ILC2偏向和靜息樣皮膚ILCs相關的轉(zhuǎn)錄因子的結合位點在細胞誘導前是可接近的，并且隨著銀屑病被刺激而增加，這使得這些細胞有可能產(chǎn)生ILC3樣反應。

ILC靈活細胞狀態(tài)的發(fā)現(xiàn)開啟銀屑病研究的新模式

使用銀屑病小鼠模型，Bielecki等人利用單細胞技術表征了皮膚ILC及其在疾病進展過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镮LC3的可能。通過該研究我們可以知道這些細胞生活在連續(xù)體狀態(tài)，而不應再被視為離散的細胞類型，此外，這種靈活的細胞狀態(tài)可能會增加皮膚的彈性。以上這些將大大有助于改善科學家未來設計研究銀屑病的方式。

參考文獻：

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• [4] Bielecki P, et al. Skin-resident innate lymphoid cells converge on a pathogenic effector state. Nature 592: 128–132 (2021). doi: 10.1038/s41586-021-03188-w