宫颈类器官单细胞图谱揭示沙眼衣原体感染中上皮免疫异质性与细胞间通讯的调控机制

本研究利用患者来源的3D宫颈类器官与单细胞转录组学技术，构建了沙眼衣原体感染过程中宫颈上皮细胞的高分辨率图谱，揭示了外宫颈与内宫颈上皮在免疫防御机制上的区域特异性差异，发现未感染旁观者细胞通过干扰素信号通路和抗原呈递机制在协调免疫应答中发挥关键作用，为生殖道黏膜感染防治提供了新见解。

　　

宫颈作为女性生殖道的重要黏膜界面，在维持免疫防御与生殖功能平衡中发挥着关键作用。然而，其不同的上皮区域如何协同应对病原体感染仍不清楚。沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)是最常见的性传播细菌感染，常导致无症状持续感染，并可能引发盆腔炎、不孕等严重并发症。传统细胞系模型无法模拟人体宫颈的结构和免疫复杂性，而患者来源的三维类器官模型为研究宿主-病原体相互作用提供了生理相关平台。

研究人员通过整合单细胞转录组测序(scRNA-seq)、患者来源的宫颈类器官和天然组织分析，构建了沙眼衣原体感染期间上皮细胞多样性和免疫动态的高分辨率图谱。研究团队从健康捐赠者的宫颈外口和宫颈管内分离上皮干细胞，建立区域特异性类器官模型，并用绿色荧光蛋白标记的沙眼衣原体进行感染实验。通过荧光激活细胞分选技术分离感染和未感染细胞，使用10X Genomics平台进行高通量单细胞转录组测序。同时整合五个公开的宫颈组织单细胞数据集进行比对验证，采用免疫组化、qRT-PCR等功能实验验证发现，并利用CellChat等算法分析细胞间通讯网络。

研究首先证实宫颈类器官在转录和细胞水平上与天然组织高度相似，能够重现上皮细胞的异质性和分化轨迹。研究发现外宫颈鳞状上皮和内宫颈柱状上皮具有不同的免疫特化功能：外宫颈上皮主要强化屏障完整性，而内宫颈上皮（特别是未感染的旁观者细胞）表现出广泛的转录重编程，包括强烈的干扰素(IFN)激活、抗原呈递和抗菌防御特征。

感染显著重塑了上皮细胞间的通讯网络，旁观者细胞成为协调免疫应答和组织再生信号网络的主要贡献者。内宫颈柱状上皮细胞表现出更高的模式识别受体(PRR)和主要组织相容性复合体(MHC)基因表达，提示其具有更强的免疫能力。特别是Co3B和Co3C旁观者细胞群体获得了独特的免疫激活状态，富含干扰素刺激基因(ISG)、防御素、促炎细胞因子和MHC分子。

研究还揭示了β-防御素1(DEFB1)在内宫颈上皮中的强烈诱导表达，功能实验证实人β-防御素(HBD)处理能显著降低衣原体感染性。细胞间通讯分析发现，感染后信号交互数量大幅增加，内宫颈上皮表现出更动态的感染响应通讯特征， remodeled的Co3B和Co3C旁观者细胞亚群成为感染应答的中心调节者。

该研究揭示了宫颈上皮内在的复杂免疫网络结构，为理解宿主-病原体相互作用和指导针对生殖道感染的靶向黏膜治疗策略提供了重要见解。建立的生理相关平台有助于推进对生殖道黏膜防御和感染相关病变的机制理解，对未来开发黏膜疫苗和上皮靶向干预措施具有重要价值。

论文发表在《SCIENCE ADVANCES》期刊，通过创新性地结合类器官模型和单细胞技术，提供了宫颈上皮免疫应答的全面视角，强调了区域特异性防御策略的重要性，为预防和治疗生殖道感染提供了新的理论基础和治疗靶点。