整合单细胞 RNA、T 细胞 / B 细胞受体测序与质谱流式技术揭示人类外周免疫细胞从出生到老年的动态轨迹：解锁免疫系统衰老密码

为全面解析人类免疫系统在整个生命周期的变化，上海交通大学研究人员整合多种技术研究外周免疫细胞。发现 T 细胞受年龄影响最大，鉴定出儿童富集的 “细胞毒性” B 细胞亚群等。为理解免疫系统衰老提供资源，助力相关疾病研究。

　　在人体的生命长河中，免疫系统宛如忠诚的卫士，从呱呱坠地时的逐渐成熟，到垂垂老矣时的功能衰退，始终守护着身体的健康。然而，长久以来，科学家们虽深知免疫系统在发育、成熟和衰老过程中有着重要变化，但对其在单细胞转录和蛋白质水平的演变细节却知之甚少。免疫系统何时以及如何随着年龄增长而改变？这个谜团一直困扰着科研人员。免疫衰老与感染、心血管疾病、癌症等多种病症紧密相关，甚至还会影响心脏、肝脏等实体器官的衰老，关乎人体整体的健康状态 。为了揭开这些谜团，上海交通大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。
研究人员从上海浦东队列（NCT05206643）招募了 220 名健康志愿者，涵盖了从 0 岁到 90 岁以上的 13 个年龄组，跨越了整个人类生命周期。他们运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）、单细胞 T 细胞受体（TCR）和 B 细胞受体（BCR）测序（scTCR/BCR-seq）、高通量质谱流式（CyTOF）、批量 RNA 测序（bulk RNA-seq）以及流式细胞术验证实验等多种技术手段，对外周免疫细胞进行了全面深入的剖析。该研究成果发表在《Nature Immunology》上，为我们理解免疫系统的衰老机制提供了重要线索。
在研究方法上，研究人员首先通过严格的样本筛选和多组学技术获取数据。从不同年龄段志愿者采集外周血单个核细胞（PBMCs），利用 10× Genomics 平台进行 scRNA-seq 文库制备与测序，同时进行 scTCR/BCR 测序；运用 CyTOF 技术对单细胞蛋白质进行验证；对部分样本进行 bulk RNA-seq 分析。随后，通过一系列生物信息学方法对数据进行处理和分析，构建免疫年龄预测模型。
在研究结果部分，研究人员绘制了人类外周免疫细胞的单细胞图谱。通过 scRNA-seq 分析，在过滤低质量数据后，获得 538,266 个细胞，并鉴定出 25 种不同的 PBMC 亚群。经过多种方法验证，确保了细胞注释的可靠性。同时，研究发现外周免疫细胞组成随年龄动态变化。22 种细胞亚群比例在不同年龄组存在显著差异，如 CD4_TEM_GNLY 细胞和 CD8_TEM_GNLY 细胞比例与年龄正相关，而 CD4_Naive_CCR7 细胞等则呈负相关，部分细胞亚群在特定年龄组富集。在转录水平，淋巴系细胞亚群受年龄影响最大，通过功能富集分析发现，差异表达基因（DEGs）参与多种免疫相关生物学过程，且年龄相关基因在不同细胞亚群有不同变化模式。
此外，研究人员还发现免疫细胞间相互作用（CCIs）在不同生命阶段呈现不同模式，免疫检查点在年龄调节的 CCI 网络中起关键作用。在 T 细胞克隆扩增方面，研究揭示高 T 细胞克隆扩增在生命早期（2 - 12 岁）和晚期（70 - 90 岁）出现两个峰值，不同年龄组 V (D) J 基因使用存在差异，且不同 T 细胞亚群克隆扩增程度不同，功能也有所差异。对于幼稚 T 细胞，CD4⁺和 CD8⁺幼稚 T 细胞衰老轨迹不同，其转录模式和 TCR 多样性变化也不同。CD8⁺ MAIT 细胞在青春期富集，此时其 TCR 多样性和抗菌能力最强。研究还新鉴定出一种 “细胞毒性” B 细胞亚群（B_BCR⁺GNLY⁺细胞），在儿童期富集，具有独特的功能特征。最后，研究人员构建了单细胞免疫年龄（siAge）预测模型，该模型在健康个体中与实际年龄相关性强，在免疫功能受损个体中相关性变弱，可用于评估免疫状态。
在结论和讨论部分，该研究全面展示了人类外周免疫细胞在整个生命周期的变化，为深入理解免疫系统衰老提供了丰富资源。首次揭示了多个关键发现，如 T 细胞亚群对衰老的易感性、独特的 T 细胞克隆扩增特征、新的 “细胞毒性” B 细胞亚群等。这些发现有助于进一步探索免疫系统在不同年龄阶段的功能，为相关疾病的研究和治疗提供了新的靶点和思路。同时，免疫年龄预测模型的建立，为评估个体免疫状态提供了有力工具，有望在未来的临床实践和健康管理中发挥重要作用，推动生命科学和健康医学领域的发展。