中国科学家成功绘制人体免疫系统发育图谱

记者今天从中国科学院深圳先进技术研究院获悉，中国科学家近日成功绘制了人体免疫系统发育图谱，具有覆盖组织范围广、时间跨度长、采样密度高等特点，有望推动全球免疫学和发育生物学领域的发展。该研究成果近日发表于国际学术期刊《细胞》。

作为防止病毒细菌等病原体入侵人体的“卫士”，免疫细胞是免疫系统不可或缺的组成部分。明确免疫细胞类型、分化及功能状态，对理解免疫力和揭示免疫相关疾病的发生发展机制具有重要意义。

中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮表示，这项研究拓展了人们对人体免疫发育的认知，有助于深入理解免疫系统的功能和调控机制，为疾病诊断、免疫治疗和新疗法开发奠定了重要基础。

该研究由中国科学院深圳先进技术研究院与深圳市宝安区妇幼保健院、深圳大学、上海交通大学、复旦大学等单位共同完成。

解码30万个细胞 构建免疫细胞图谱

在人体这台“不停运转”的机器开启之初，免疫细胞便开始了快速的增殖、分化和迁移，这为研究组织器官区域免疫特性的形成与发展提供了独特的时间窗口。在这项研究中，团队通过自主搭建的单细胞转录组测序平台对发育中的30万个免疫细胞进行“解码”，成功构建了研究领域内组织范围最广、时间跨度最大、采样密度最高的高分辨率人体免疫系统发育图谱。

“我们对大量的样本进行了无差别单细胞转录组测序，这个技术的好处就是在不知道样本是哪一类细胞亚型时，可以直接通过它的基因表达谱来推断细胞种类，这样我们能够更好地发现未知的细胞类群。”论文通讯作者、中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所李汉杰说。

研究团队鉴定了11种主要的免疫细胞类型，对每一种主要的免疫细胞类型进行了更细致的分类，最终得到包括15种巨噬细胞在内的56种免疫细胞亚型，并将它们的时空动态变化轨迹精准地描绘在图谱中。

李汉杰介绍，研究团队针对这一图谱开发了一个共享的可视化平台，相关数据可以公开查询，以便更多的研究人员对该数据集进行探索，共同推动免疫学研究领域的发展。

发现细胞“新类型” 刷新科学界认知

巨噬细胞是一类分布广泛且“多才多艺”的免疫系统成员。它们既是身体的“清洁队”，通过吞噬细胞残骸和废物来清除病原体和有害物质；同时也是免疫系统的“哨兵”，通过释放细胞因子等信号来告知其他免疫细胞有外来入侵物质，准备应战。此外，巨噬细胞还可以感知周围环境的变化，根据器官的需求来维持身体的稳态。

小胶质细胞作为中枢神经系统中最主要的巨噬细胞，在传统认知中只存在于脑和脊髓中，不会在其他器官或组织中出现。如今来看，并非如此。

研究团队观察发现，在发育时期，有一类细胞形态、特征蛋白表达、转录组表达谱都与小胶质细胞非常相似的特殊细胞亚群，广泛分布在中枢神经系统之外的多个组织中（包括表皮、心脏和睾丸），科研团队将其命名为“类小胶质细胞”。

“类小胶质细胞的发现，将会打破‘小胶质细胞仅存在于中枢神经系统’这一固有认知。”李汉杰说。

那么，新发现的免疫细胞类型有何功能？

由于类小胶质细胞在表皮中最为富集，研究团队进一步研究了它们在表皮组织中的功能，进而发现类小胶质细胞主要集中在胚胎背部，与神经嵴细胞呈现出相似的分布模式。经实验证明，在神经嵴细胞发育成黑色素细胞的过程中，表皮的类小胶质细胞起了调节控制的作用。

“有意思的是，我们还在多个组织中鉴定到了一群高表达促血管生成基因的巨噬细胞，并且在不同组织中都具有相似的基因表达谱，且均定位在胚胎器官的血管附近。”李汉杰说，研究团队在体外实验中也验证了这群细胞具有促进血管生成的能力，并将这群细胞命名为“促血管生成巨噬细胞”。

该类细胞与肿瘤中的促血管生成细胞有着高度相似的基因表达模式，这一发现可能为肿瘤的发生机制研究，及其潜在的治疗策略制定提供新思路。

该研究大大扩展了巨噬细胞的“技能点”：它们不仅仅在体内有着吞噬异物、维持稳态等作用，在胚胎发育过程中还能影响人体神经嵴细胞分化，具有助力诱导血管生成等“推陈出新”的功能。