构建出跨器官的发育中免疫系统的细胞图谱

       人类的免疫系统在整个妊娠期在多个解剖部位发育。免疫细胞最初由胚胎外的卵黄囊祖细胞分化出来，随后由主动脉-性腺-肾上腺衍生的造血干细胞分化出来，然后肝脏和骨髓才成为造血的主要部位。来自这些初级造血部位的免疫细胞随后播种在发育中的淋巴器官和外周非淋巴器官中。近期单细胞基因组学技术的进步促进了对发育中的免疫系统的研究，其规模和分辨率都是前所未有的。然而，这些研究的重点是一种或几种器官，而不是将整个免疫系统作为一个跨组织的分布网络进行重建。

       为了详细描述多种器官的发育中的免疫系统，来自韦尔科姆基金会桑格研究所、剑桥大学及其合作机构的研究人员在一项新的研究中，使用从卵黄囊、产前脾脏和皮肤中分离出来的免疫细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），并整合了另外六种器官的公开可用的细胞图谱，时间跨度为受孕后第4至17周。为了进一步描述发育中的B细胞和T细胞的特征并探索它们的抗原受体库，他们还产生了配对的γδTCR（γδTCR）、αβT细胞受体（αβTCR）和B细胞受体（BCR）的测序数据。最后，为了研究对B和T细胞发育至关重要的早期造血组织和淋巴器官中细胞群体的空间定位，他们对产前脾脏、肝脏和胸腺进行了空间转录组学研究，并以scRNA-seq数据为参考，绘制了原位免疫细胞图谱。

       这些作者整合了产前造血器官、淋巴器官和非淋巴外围器官的发育中人类免疫细胞的图谱。这包括90多万个细胞，他们从中确定了100多种细胞状态。

       通过跨孕期分析，这些作者发现骨髓细胞和淋巴细胞类型从妊娠中期开始就获得了免疫效应功能，它们的早期转录组特征提示着它们在组织形态发生中的作用。通过跨器官分析，他们确定了单核细胞和T细胞在分别从骨髓和胸腺迁移到外周组织之前的增殖和成熟的保守过程。他们在所有采样的外周器官中发现了全系统的血液和免疫细胞发育，特别是B细胞的生成。这扩展了以前对传统造血器官（卵黄囊、肝脏和骨髓）作为免疫细胞发育的唯一部位的理解。他们使用10X Genomics Visium空间基因表达和单分子荧光原位杂交技术在空间上验证了谱系定向祖细胞（lineage-committed progenitor）的存在和位置。最后，他们确定并在功能上验证了人类产前先天样B细胞和T细胞的特性，用单细胞转录组和BCR信息表征了人类B1细胞的广泛特征，以及对自发抗体分泌的功能验证。通过整合人类产前非经典T细胞的转录组图谱、它们的αβTCR V(D)J使用以及体外胸腺类器官培养模型的数据，他们提供了在非经典T细胞发育过程中胸腺细胞-淋巴细胞选择的额外证据。

       综上所述，这些作者构建的发育中人类免疫系统的单细胞空间图谱提供了宝贵的资源和新的生物学见解，可以促进体外细胞工程和再生医学发展，并增强人们对影响免疫系统的先天性疾病的理解。

 

Sean