SARS-CoV-2感染早期支气管肺泡灌洗液单细胞转录组分析揭示关键免疫应答机制

这篇研究通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，深入解析了恒河猴（rhesus macaque）模型在SARS-CoV-2感染早期（0-3天）支气管肺泡灌洗液（BAL）中的免疫细胞动态变化，揭示了肺泡巨噬细胞（AM）、树突状细胞（DC）和浆细胞样树突状细胞（pDC）的转录特征，并发现干扰素（IFN-α/β、IFN-γ）和IL-1信号通路在病毒清除中的核心作用，为COVID-19早期免疫干预策略提供了重要依据。

　　

单细胞转录组揭示SARS-CoV-2感染早期的免疫应答图谱

研究团队利用10× Genomics单细胞RNA测序（scRNA-seq）平台，对恒河猴感染SARS-CoV-2后0-3天的支气管肺泡灌洗液（BAL）细胞进行高分辨率分析。结果显示，感染早期（3天）的BAL中，73%为髓系细胞（myeloid cells），包括8个肺泡巨噬细胞（AM）亚群和5个树突状细胞（DC）亚群。其中，表达干扰素响应基因（如^IFIT1-3、^ISG15、^MX1/2）的巨噬细胞（^MRC1+）和浆细胞样DC（^pDC，高表达^TLR7/9、^IRF7/8）在3天时显著富集，与病毒载量峰值同步。

髓系细胞亚群的动态变化

通过t-SNE聚类和差异基因分析，研究者发现：

1. 巨噬细胞亚群：

   • ^{MRC1+FABP4hiCHIT1+}巨噬细胞在基线期占主导（58.27%），而感染后^TREM2+IFNhi亚群（mac_3/mac_5）比例升至31.6%和16.64%，并高表达^APOBEC3A、^IDO1等抗病毒基因。
   • ^FOSB+巨噬细胞（mac_6）通过AP-1转录复合物调控细胞因子风暴，而^CHIT1hi亚群（mac_7）可能与肺纤维化相关。

2. 树突状细胞亚群：

   • 炎症性DC（^FLT3+BIRC3+）和pDC（^CLEC4C+）在3天时分别增加至2.66%和20%，后者通过^SLC15A4-^TLR7/9通路激活I型干扰素应答。
   • 常规DC（^cDC1/2）高表达MHC II分子（^{MAMU-DQA1/DRA}），提示其抗原提呈功能增强。

关键信号通路的时空特征

差异表达基因（DEGs）和Reactome通路分析显示：

• 干扰素通路：^IFN-α/β和^IFN-γ信号在2-3天时广泛激活，驱动^ISG15、^OAS2等基因表达，抑制病毒复制。
• 炎症通路：^IL-1信号与^Dectin-1介导的非经典^NF-κB通路协同，促进炎症因子释放（如^S100A8/A9），但可能加剧组织损伤。
• 代谢重编程：巨噬细胞中^FABP4（脂代谢）和^CHIT1（几丁质酶）的差异表达，反映了感染早期的免疫代谢调控。

讨论与临床意义

该研究首次在非人灵长类模型中刻画了SARS-CoV-2感染极早期的肺免疫微环境，揭示了髓系细胞通过干扰素和炎症通路双重调控病毒清除与病理损伤的平衡。值得注意的是，^pDC的快速募集和^IRF7的高表达可能是早期保护性免疫的关键靶点，而^IL-1信号的过度激活或与重症COVID-19的细胞因子风暴相关。这些发现为开发靶向干扰素时序调控或^Dectin-1通路的新型疗法提供了理论依据。

研究局限性

样本量较小（n=3-4/时间点）和1-2天细胞数不足可能影响统计效力，但通过多组学整合（如流式验证）增强了结论可靠性。未来研究可结合空间转录组进一步解析免疫细胞的空间互作网络。