人类免疫细胞转录组图谱揭示364种内源性与肠道菌群代谢物的免疫调控机制

本研究通过DRUG-seq技术系统分析了364种内源性与肠道菌群代谢物对人外周血单个核细胞（PBMCs）转录组的影响，揭示了代谢物通过调控炎症通路（如细胞因子信号、铁死亡抑制）、抗原呈递和自噬等途径塑造免疫功能的分子机制，为炎症性疾病和自身免疫病的治疗提供了新靶点。

　　

论文解读

免疫系统与代谢的交互是生命科学领域的前沿课题。肠道菌群作为“第二基因组”，其代谢产物通过血液循环影响全身免疫稳态，但大多数代谢物对免疫细胞的具体调控机制仍属未知。传统研究多聚焦单一代谢物，难以全面揭示代谢-免疫网络的复杂性。此外，炎症性疾病和自身免疫病的治疗靶点有限，亟需系统性探索代谢干预策略。

为解决这些问题，上海交通大学医学院附属瑞金医院等机构的研究团队采用高通量DRUG-seq技术，分析了364种内源性与肠道菌群代谢物对人外周血单个核细胞（PBMCs）的转录组影响，相关成果发表于《Scientific Reports》。研究通过UMAP聚类将代谢物分为3类：促炎的Cluster 1（抑制铁死亡、激活单核细胞向M0巨噬细胞分化）、增强抗原呈递的Cluster 0和促进自噬的Cluster 2，并发现23种肠道菌群与促炎表型显著相关。

关键技术方法
研究从两名健康志愿者外周血分离PBMCs，使用384孔板以4μM浓度处理364种代谢物（含20个DMSO对照），24小时后通过DRUG-seq构建mRNA文库并测序。数据分析采用Seurat包进行UMAP聚类，CIBERSORTx评估免疫细胞比例，MetaboAnalyst分析代谢通路，GMMAD数据库关联菌群来源。

研究结果

三组代谢物的转录组特征
UMAP聚类显示，80% DMSO对照与Cluster 1代谢物（如β-丙氨酸代谢物）共定位，显著上调IL1B和CXCL8等炎症基因。Cluster 0代谢物（富集TCA循环）促进抗原呈递相关基因（如HLA家族）和胶原修复通路，而Cluster 2代谢物激活GTPase信号和泛素-蛋白酶体通路，暗示自噬调控功能。

差异通路与免疫细胞重塑
Cluster 1抑制铁死亡（下调ACSL4等基因），延长免疫细胞活性；其代谢物驱动单核细胞分化为促炎M0巨噬细胞，并增加活化树突细胞/肥大细胞比例。Cluster 0和Cluster 2则促进M2巨噬细胞分化（免疫耐受表型），且Cluster 2通过ATG5等基因上调自噬，可能缓解炎症性肠病等自身免疫病。

菌群与代谢物类型关联
23种肠道菌群（如普雷沃菌属）在Cluster 1中富集，提示菌群失调可能导致血液促炎代谢物积累。短链脂肪酸和胆汁酸等抗炎代谢物主要分布于Cluster 0/2，与既往研究一致。

结论与意义
该研究首次构建了代谢物-免疫细胞转录组的高通量图谱，揭示代谢物通过调控铁死亡、自噬和抗原呈递等通路影响免疫稳态的机制。Cluster 1代谢物与菌群失调的关联为炎症性疾病提供了诊断标志物，而Cluster 2的自噬激活特性或成为自身免疫病治疗新策略。研究创新性地将DRUG-seq技术应用于代谢物筛选，为多组学整合研究提供了范式。未来需扩大代谢物库并验证特定簇的体内功能，推动代谢-免疫调控的临床转化。