肠道簇状细胞亚型揭示由隐窝-绒毛信号梯度驱动的连续成熟阶段

本研究针对肠道簇状细胞(Tuft cells)功能与分化机制不清的问题，通过单细胞转录组分析和类器官模型，揭示了Tuft-1和Tuft-2亚型代表连续成熟阶段，受IL-4/IL-13和BMP信号调控。研究建立了特异性报告基因类器官平台，为研究免疫相关簇状细胞功能提供了新工具，发表于《Nature Communications》。

　　

肠道中存在一类神秘的哨兵细胞——簇状细胞(Tuft cells)，它们能感知寄生虫并启动免疫防御，但其分化机制和功能多样性长期困扰学界。这些罕见细胞占上皮细胞不足1%，却在感染时激增至8%，通过分泌IL-25和乙酰胆碱(ACh)协调"weep and sweep"（分泌-蠕动）防御反应。尽管已知POU2F3是命运决定关键因子，但为何单细胞测序会检测到Tuft-1（神经相关）和Tuft-2（免疫相关）两种亚型？它们是否代表不同谱系或分化阶段？荷兰乌得勒支大学医学中心(UMC Utrecht)和胡布勒支研究所(Hubrecht Institute)的Julian R. Buissant des Amorie团队通过创新性研究解开了这个谜题。

研究采用ChatBAC-eGFP报告小鼠结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)，开发了Nrep（Tuft-1）、Folr1（Tuft-2）等亚型特异性报告基因类器官模型，通过活细胞成像和钙成像等技术，首次捕捉到簇状细胞动态成熟过程。

研究首先在体内证实：

1. 增殖性Tuft-p前体存在于隐窝，表达Dclk1但缺乏成熟标志物
2. Tuft-1（Nrep⁺）向Tuft-2（Chat⁺Folr1⁺）转变形成连续谱系
3. 该分化轨迹在小鼠和人类中保守

关键发现包括：
IL-4/IL-13仅诱导Tuft-1生成
• 细胞因子处理使Tuft-1增加5倍，但Chat⁺细胞未见显著增长
• 活体成像显示Tuft-p经历一次分裂后进入静止的Tuft-1状态

隐窝-绒毛梯度驱动终末成熟
• 去除EGF/Noggin/R-spondin并添加BMP4后，Tuft-2比例提升3倍
• RNA速度分析证实Tuft-1→Tuft-2单向分化轨迹
• DT消融实验证明Tuft-1是Tuft-2的必要前体

功能成熟伴随化学感应能力增强
• Tuft-2高表达SUCNR1（琥珀酸受体）和FFAR3（短链脂肪酸受体）
• 2D类器官模型首次捕捉到propionate（丙酸盐）诱导的钙振荡
• 动态基底侧突起（长达20μm）可能参与细胞间通讯

这项研究颠覆了既往认为Tuft-1/Tuft-2是平行亚型的观点，揭示其实际代表由微环境信号调控的连续成熟阶段。优化的类器官分化方案（72小时IL-4/IL-13诱导+96小时BMP培养）可获得80% Tuft-2细胞，为研究其免疫调节功能提供理想模型。研究不仅阐明肠道防御细胞的发育程序，更为炎症性肠病(IBD)等疾病的免疫治疗提供新靶点——例如通过调控BMP信号促进Tuft-2成熟可能增强抗寄生虫免疫，而抑制该通路或可缓解过敏反应。

论文建立的Nrep^P2A-mScarlet报告系统能精准区分Tuft-1中间态，结合Tq-Ca-FLITS钙成像技术，首次实现活体观测簇状细胞形态动力学（如基底突起的伸缩速率达10μm/h）。这些技术创新为研究其他罕见上皮细胞（如肠嗜铬细胞）提供了范式。未来可进一步探索：

1. Tuft-p是否具有多能性？
2. 不同肠段（回肠vs结肠）的Tuft细胞成熟程序是否一致？
3. BMP信号如何与Notch通路交互调控分化？

这项发表于《Nature Communications》的工作，通过时空动态解析与功能验证的完美结合，为上皮生物学和粘膜免疫领域树立了新标杆。