深度解析人类T细胞：血液与扁桃体间的克隆区室化与表型轨迹

《Immunity》：Deep profiling of human T cells defines compartmentalized clones and phenotypic trajectories across blood and tonsils

本研究通过单细胞测序技术对570万个人类T细胞进行分析，揭示了血液与扁桃体组织中T细胞受体（TCR）库的显著区室化特征。研究发现组织特异性T细胞克隆（如Tfh和TRM）在血液中几乎无法检测，且相同TCR克隆在不同组织中呈现差异化表型。该研究为理解组织特异性免疫应答提供了重要依据，对疫苗开发和免疫治疗监测具有重大意义。

　　

在免疫学研究领域，一个长期存在的认知局限在于：科学家们对人类T细胞功能的解读，绝大多数都依赖于对血液样本的分析。然而，这实际上是一个"盲人摸象"式的困境——因为高达98%的T细胞并不在血液中循环，而是驻扎在全身各处的淋巴组织（如脾脏、淋巴结、扁桃体）和非淋巴组织（如肠道、皮肤、肺部）中，执行着免疫监视和维护组织稳态的关键任务。这些组织驻留的T细胞，包括专门负责在组织局部提供长期保护的驻留记忆T细胞（T_RM），以及帮助B细胞在生发中心产生高亲和力抗体的滤泡辅助T细胞（T_fh），它们在血液中要么含量极低，要么根本不存在。因此，一个核心问题悬而未决：仅通过血液样本，我们究竟错过了多少关键的免疫信息？血液中的T细胞能否真实反映免疫系统在组织层面的战斗状态？

为了回答这一根本性问题，由加州大学欧文分校的Lisa E. Wagar教授领导的联合研究团队开展了一项规模空前的单细胞研究。他们在《Immunity》杂志上发表了题为"Deep profiling of human T cells defines compartmentalized clones and phenotypic trajectories across blood and tonsils"的研究论文，通过对来自10名捐赠者自体血液和扁桃体的570万个T细胞进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）和T细胞受体（TCR）测序，构建了名为"TABLO"的巨型单细胞图谱，揭示了血液与组织T细胞在克隆分布、表型特征和功能状态上的深刻差异。

研究人员主要运用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）结合T细胞受体（TCR）测序技术，对来自10名健康捐赠者（年龄从婴儿到成人）的配对血液和扁桃体样本进行深度分析。此外，还采用了免疫器官模型体外模拟抗原刺激实验，以及基于寡核苷酸条形码标记的四聚体技术（BEAM）对抗原特异性CD8⁺ T细胞进行精准鉴定和追踪。样本队列来源于接受扁桃体切除术的健康个体。

血液和扁桃体区室包含表型和克隆不同的T细胞群体

研究首先通过单细胞转录组分析发现，扁桃体中存在大量血液中几乎不存在的特化T细胞群体。在所有10名捐赠者中，T_fh细胞和CD8⁺ T_RM细胞几乎完全局限于扁桃体组织，而循环血液中则主要以效应记忆T细胞（T_EM）和中央记忆T细胞（T_CM）为主。这种分布模式在不同个体间保持一致，表明是组织微环境而非个体差异导致了这些表型特化。

血液和扁桃体中的T细胞表现出有限的克隆共享

通过对数百万个TCR序列的分析，研究团队量化了血液与扁桃体之间的克隆重叠程度。结果显示，两者间的克隆共享程度远低于此前估计——基于独特TCR序列的重叠仅为0.8%-7%，即使考虑克隆扩张后，重叠范围也仅为2.8%-30.9%。尤其值得注意的是，扁桃体中最大规模的克隆（主要是T_fh表型）很少在血液中发现，表明血液分析完全无法捕捉到淋巴组织中生发中心反应的关键参与者。

克隆相同的T细胞在血液和扁桃体中获得不同的表型

研究人员追踪了在血液和扁桃体中同时存在的相同TCR克隆，发现尽管这些克隆在CD4/CD8谱系和初始/记忆状态上具有一定一致性，但在更精细的表型注释水平上，同一克隆在不同组织部位表现出显著的表型差异。例如，扁桃体中的CD8⁺ T_RM细胞与血液中的CD8⁺ T_EM细胞存在克隆关联，而扁桃体中的调节性T细胞（T_reg）有约50%在血液中的克隆对应细胞却表现为常规T_CM和T_EM表型，且不表达T_reg特异性标志物，提示了T_reg在循环系统中的可塑性。

抗原特异性CD8⁺ T细胞在血液和扁桃体中表现出不同的表型和克隆分布

通过四聚体技术对抗原特异性CD8⁺ T细胞进行分析，研究发现不同病原体特异性的T细胞在血液和扁桃体中的分布存在明显偏好。例如，巨细胞病毒（CMV）pp65特异性的CD8⁺ T细胞主要局限于血液，而爱泼斯坦-巴尔病毒（EBV）特异性细胞则根据其靶向抗原的不同（如裂解蛋白BMLF与潜伏蛋白EBNA-3C）呈现区室化分布。更重要的是，即使针对同一病原体的不同抗原，其特异性T细胞的克隆优势格局也在两个区室中截然不同。

抗原刺激程序化了来自初始和记忆区室的扁桃体T细胞的不同命运

利用扁桃体免疫器官模型，研究人员模拟了流感抗原刺激下的T细胞应答。结果显示，应答抗原的T细胞主要来源于两个不同的前体池：器官样中出现的T_RM和增殖性CD8⁺ T细胞群体与扁桃体中已存在的T_RM细胞克隆相关，而4-1BB⁺ CD8⁺ T细胞则可能来源于高度多样化的初始T细胞池。这些应答细胞在自体血液中的克隆代表极为有限，表明组织局部扩张是造成克隆代表性差异的主要原因。

年龄和病毒暴露塑造组织特异性TCR受体库多样性

最后，研究分析了年龄、性别和慢性疱疹病毒感染等因素对TCR受体库多样性的影响。发现年龄与血液-扁桃体间的克隆共享程度呈正相关，但疱疹病毒（尤其是CMV和EBV）暴露史对扁桃体T细胞受体库多样性的影响远大于年龄因素。这表明先前关于年龄相关TCR多样性变化的报道可能混淆了慢性病毒感染概率增加的影响。

研究结论与意义

这项研究通过前所未有的深度采样揭示了组织微环境对T细胞生物学特性的决定性影响。其主要结论强调：第一，血液样本无法全面反映组织驻留T细胞的表型多样性、克隆结构和功能特化；第二，同一TCR克隆在不同组织部位可因微环境差异而获得截然不同的表型和功能状态；第三，抗原特异性T细胞的频率、免疫优势格局和克隆结构均存在显著的组织区室化特征。

这些发现对临床免疫监测和治疗策略具有深远意义。在疫苗开发和免疫治疗评估中，仅依赖血液免疫指标可能会严重低估或误判组织层面的免疫应答效果。例如，针对呼吸道病原体的疫苗可能需要在扁桃体等黏膜淋巴组织中诱导特定的T_RM和T_fh反应才能提供最佳保护，而这些反应在血液中难以检测。同样，癌症免疫治疗中浸润肿瘤的T细胞克隆可能与其在血液中的对应克隆存在表型和功能差异，这提示我们需要开发能够直接评估组织免疫状态的新方法。

该研究建立的TABLO图谱作为最大规模的人类T细胞单细胞资源，不仅为理解生理状态下T细胞的区室化分布提供了基准参考，也为后续研究组织特异性免疫应答奠定了坚实基础。未来，类似的研究策略扩展到更多组织类型（如肠道、皮肤、肺等）将进一步完善我们对人类免疫系统全景式的认知，最终实现更精准的免疫干预和疾病治疗。