Science Immunology：单细胞测序揭示溃疡性结肠炎的特征

　　

溃疡性结肠炎是一种病因不明的炎症性肠病（IBD）。大肠粘膜的慢性炎症和表面溃疡造成排便频繁、腹泻和大便带血等症状。近日，加州大学圣地亚哥分校和弗吉尼亚州圣地亚哥医疗系统领导的研究团队利用转录组和抗原受体测序策略来鉴定患者的组织和免疫细胞特征。

研究人员利用单细胞测序数据揭示了溃疡性结肠炎中组织驻留记忆T细胞（TRM）的异质性，包括炎性CD8+ TRM亚群的扩增。这种TRM亚群以及其他T细胞和B细胞亚群的鉴定为将来的功能研究提供了一个平台，有望了解这些亚群如何触发慢性粘膜损伤。

这项成果于上周五发表在《Science Immunology》杂志上。“总的来说，我们的研究工作产生了一个单细胞转录组和抗原受体测序的整合数据集，扩展了有关人类炎症性肠病的单细胞数据，”共同通讯作者John Chang、Gene Yeo及其合作者在文中写道。

在这项研究中，他们利用10x Genomics的Chromium平台对血液和胃肠道粘膜样本开展单细胞RNA测序（scRNA-seq）、单细胞T细胞受体测序（scTCR-seq）和单细胞B细胞受体测序（scBCR-seq）分析。他们的研究对象包括7例溃疡性结肠炎患者和9例未患病的对照。

他们记录了一系列与溃疡性结肠炎相关的免疫细胞转移和克隆关系，包括B细胞受体克隆型簇、表达免疫球蛋白G1的浆细胞上升，以及结肠组织中表达ZEB2转录因子的调节性T细胞上升。

CD8+组织驻留记忆T细胞（TRM）作为哨兵，能够对先前遇到的抗原快速作出反应。研究人员此次揭示了结肠组织中这些细胞的异质性。他们在健康和疾病组织中观察到四种转录上不同的分化状态。

他们写道：“组织驻留记忆T细胞在微生物感染中起保护性反应，这是公认的，但人们也逐渐意识到这些细胞在自身免疫和炎性疾病中发挥潜在的致病作用。”他们的结果表明CD8+组织驻留记忆T细胞有着共同的T细胞受体克隆型特征，说明它们来源于同一细胞类型的不同状态。

与此同时，研究人员还鉴定了溃疡性结肠炎患者血液样本中的转录和细胞变化。他们发现带有γ-δ T细胞受体特征的T细胞高于正常水平，表明该T细胞亚群可能与疾病之间存在关联。

研究人员认为，与以往的大量组织（bulk tissue）样本分析相比，以单细胞和抗原受体为中心的策略也许会发现一些相对细微的细胞特征，而这些特征很容易被占据优势的细胞类型所掩盖。

他们解释说：“肠道组织是异质性的，由多种上皮、基质和免疫细胞组成。人们逐渐认识到，即使是相同的免疫系统，其异质性也可能不容小觑。我们的单细胞转录组和抗原受体测序分析为溃疡性结肠炎的免疫生物学研究带来了新见解。”（生物通 薄荷）

原文检索

Heterogeneity and clonal relationships of adaptive immune cells in ulcerative colitis revealed by single-cell analyses

Science Immunology  21 Aug 2020:
Vol. 5, Issue 50, eabb4432
DOI: 10.1126/sciimmunol.abb4432