单细胞RNA测序与空间转录组学联合分析揭示肾移植排斥中CD8+STAT1+效应记忆T细胞的分子特征

本研究通过整合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组学(ST)技术，首次在肾移植后临界性改变和孤立性V病变活检样本中发现CD8+效应记忆T细胞(TEM)亚群的克隆扩增特征。研究人员鉴定出STAT1、LTB等6个关键基因在急性T细胞介导排斥反应(TCMR)中的核心作用，并通过免疫荧光验证STAT1与CD8+T细胞的共定位。该研究为无创监测移植排斥提供了新型分子标记物，发表于《Scientific Reports》。

　　

肾移植是终末期肾病的重要治疗手段，但急性T细胞介导排斥反应(TCMR)仍是导致移植肾功能丧失的主要原因。尽管Banff分类系统被广泛用于排斥反应的病理诊断，但其对非特异性病变的判断存在主观性，且与分子亚型存在差异。更棘手的是，约30%的肾移植受者在术后第一年会出现包括临界性改变在内的排斥反应，但目前对相关免疫细胞的分子特征和空间分布认知有限。

为破解这一难题，来自首尔大学医院等机构的研究团队创新性地结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)和空间转录组学(ST)技术，对4例TCMR/临界性改变患者和2例对照的血液及移植肾活检样本进行分析。研究通过GeoMx DSP平台对18,000个基因进行空间定位，同时利用10X Genomics平台完成48,228个外周血单个核细胞(PBMCs)的转录组测序，相关成果发表于《Scientific Reports》。

关键技术包括：1) 从6例肾移植受者获取术前术后配对外周血和活检组织；2) 采用NanoString GeoMx DSP对福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)样本进行空间转录组分析；3) 通过10X Genomics单细胞平台完成PBMCs的scRNA-seq；4) 利用免疫组化(IHC)和免疫荧光(IF)验证关键靶点；5) 整合公共数据库GSE36059进行交叉验证。

scRNA-seq分析揭示PBMCs的10种细胞类型
通过分析12份样本的48,228个细胞，研究团队成功鉴定了10类免疫细胞，包括CD4⁺T细胞、CD8⁺T细胞等。特别值得注意的是，黏膜相关恒定T细胞(MAIT)和自然杀伤T细胞(NKT)等特殊亚群也被清晰区分，为后续分析奠定基础。

空间转录组发现肾组织区域特异性差异
在移植肾的微解剖区域分析中，研究者在肾小管间质区鉴定出270个上调基因，显著多于肾小球区的11个。通路富集显示这些基因主要富集于移植物排斥和干扰素响应通路，这与TCMR的病理特征高度吻合。

CD8⁺效应记忆T细胞在TCMR中占主导地位
T细胞亚群分析发现，CD8⁺T_EM细胞表现出显著的克隆扩增特征，超过50%的细胞包含10个以上克隆。这些细胞高表达GZMK、PRF1等效应分子，提示其在排斥反应中的核心作用。

多组学整合鉴定6个关键基因
通过交叉分析血液和组织的差异表达基因(DEGs)，研究锁定LTB、STAT1、GBP5、PSME2、GZMK和UBE2L6这6个在TCMR中持续上调的基因。其中STAT1在蛋白互作网络中处于核心地位，被确认为关键枢纽基因。

STAT1作为TCMR分子标记的实验验证
免疫荧光结果显示，STAT1与CD8⁺T细胞在排斥部位存在显著共定位。定量分析发现，TCMR患者外周血中CD8⁺pSTAT1⁺细胞比例(43-54%)显著高于对照组(15%)，证实该亚群与排斥反应的相关性。

这项研究首次通过多组学方法系统描绘了肾移植排斥的分子图谱，不仅证实CD8⁺STAT1⁺T_EM细胞是TCMR的关键效应细胞，还发现其具有从移植肾向循环系统迁移的特性。尽管样本量限制需要后续验证，但该研究为开发无创监测方案提供了重要靶点，特别是STAT1可能成为预测排斥反应的潜在生物标志物。研究采用的整合分析方法也为其他器官移植研究提供了范式参考。