《Biomolecules》：Single-Cell Multi-Omics Reveals Dynamic Chromatin Remodeling of Adaptive Immunity During Prime-Boost Vaccination
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疫苗接种可诱导持久的适应性免疫，然而，在不同接种剂量之间，转录和染色质程序如何被动态建立和重组仍知之甚少。在此，研究人员对4名接受SARS-CoV-2灭活疫苗BBIBP-CorV初免和加强免疫的个体，在覆盖初免和加强免疫的10个时间点采集外周血单核细胞（PBM
疫苗接种可诱导持久的适应性免疫，然而，在不同接种剂量之间，转录和染色质程序如何被动态建立和重组仍知之甚少。在此，研究人员对4名接受SARS-CoV-2灭活疫苗BBIBP-CorV初免和加强免疫的个体，在覆盖初免和加强免疫的10个时间点采集外周血单核细胞（PBMCs），并进行了配对单核RNA测序（snRNA-seq）和染色质可及性分析。与加强接种相比，初次接种后检测到更多的差异表达基因（DEGs）和差异可及区域（DARs）。值得注意的是，独立的公共Hi-C数据为候选DAR-基因关联提供了结构背景。在B细胞中，AP-1基序的可及性在初次接种后动态下降，随后浆细胞分化和分泌程序增加。在T细胞中，初次接种后第1天特征评分下降，并伴随转录因子相关染色质可及性的重塑。这些细胞内变化伴随着T细胞和B细胞通讯的时间性重组，以及与初免和加强应答相关的不同多细胞模块的出现。总的来说，研究人员的发现描述了该队列中循环T细胞和B细胞在初免和加强疫苗接种后基因表达和染色质可及性的时间变化。
疫苗接种是预防和控制传染病最具成本效益的公共卫生干预措施之一。传统疫苗评价主要依赖抗体滴度、中和活性及有限的免疫表型标志物，但这些指标难以反映疫苗诱导免疫记忆的动态建立过程。染色质重塑被认为是免疫记忆建立和维持的关键分子基础，然而现有疫苗相关研究多聚焦于固有免疫，或仅在有限时间点考察CD8 T细胞的染色质动态，尚缺乏覆盖多个疫苗剂量、宽时间窗口的适应性免疫系统研究。为此，研究人员利用密集采样的纵向队列，对4名无SARS-CoV-2感染史的健康志愿者在接种两剂BBIBP-CorV灭活疫苗（间隔30天）前后共10个时间点采集外周血单核细胞（PBMCs），开展配对单核RNA测序（snRNA-seq）和单核转座酶可及染色质测序（snATAC-seq），系统描绘了初免和加强接种后适应性免疫的单细胞多组学图谱。
研究人员发现，初次接种后检测到的差异表达基因（DEGs）和差异可及区域（DARs）数量远多于加强接种，提示初次接种建立了广泛且谱系依赖的转录和染色质调控程序，而加强接种则在此前形成的调控框架内进行更快速、选择性的重塑。通过整合公共Hi-C数据，研究者为候选DAR-基因关联提供了三维染色质结构背景。B细胞亚群在保持核心谱系调控程序相对稳定的同时，表现出显著的状态依赖性动态重塑：AP-1家族基序可及性在初次接种后下降，并于第3天左右降至最低，随后浆细胞分化和分泌程序增强。T细胞则呈现序贯的功能与调控变化：初次接种后第1天细胞毒性评分下降，伴随RUNX3、TCF7、LEF1和FOXP1等基序可及性增加，提示效应程序向记忆相容状态转移；加强接种后细胞通讯快速恢复，T-B细胞配体-受体相互作用增强。跨时间点的细胞模块分析进一步识别出与初免和加强应答相关的不同多细胞组合模块，表明适应性免疫重塑发生在协调的免疫细胞群落中。
关键方法包括：使用10x Genomics单细胞多组学平台（单核ATAC+基因表达）同时测量同一细胞核的RNA表达与染色质可及性；使用ArchR进行数据质控、降维和聚类；使用edgeR识别DEGs和DARs；使用chromVAR量化转录因子基序可及性；使用ArchR构建B细胞分化轨迹；使用TCellSI计算T细胞状态评分；使用CellChat推断细胞间通讯；使用CoVarNet识别跨时间点细胞模块；使用hdWGCNA构建细胞类型特异性基因共表达网络。样本队列来自4名健康志愿者，接种BBIBP-CorV疫苗，采样时间点覆盖初次免疫（第0、1、3、6、14天）和加强免疫（第30、31、33、36、44天）。
研究结果分述如下：
3.1 疫苗诱导适应性免疫细胞的动态变化：通过单核多组学数据，研究人员在质控和去批次后鉴定出14个适应性免疫细胞亚群，包括4个B细胞亚群（初始B细胞、中间B细胞、记忆B细胞和浆细胞）和10个T细胞亚群。细胞比例分析显示，初次接种后第1天CD8_Memory细胞比例下降，加强接种前后细胞组成变化模式不同，表明两次接种诱发不同的时序性细胞组成变化。
3.2 初次和加强接种后的转录和染色质可及性变化：伪bulk RNA表达的主成分分析显示细胞谱系是转录变异的主要来源。初次接种后第1天和第3天多数DEGs下调，加强接种后DEGs较少。DARs在初次接种早期数量最多，尤其在初始T细胞和CD8_Memory_GZMK细胞中。鉴定出30761个峰-基因连锁，并利用公共Hi-C数据为代表性DAR-基因关联提供结构背景。
3.3 B细胞亚群在动态调控重塑中保留稳定谱系程序：转录因子基序可及性分析显示SPIB、SPI1、BCL11A等谱系相关基序随时间相对稳定，而AP-1相关基序（JUN、FOS等）在初次接种后动态下降。B细胞功能模块评分显示浆细胞分化、分泌和未折叠蛋白反应程序增强。沿初始B细胞-中间B细胞-浆细胞轨迹，AP-1基序可及性逐渐增加，与纵向水平的变化形成对比，反映群体水平和拟时间两种不同维度的调控。
3.4 疫苗接种诱导时间和亚群特异性的T细胞状态重塑：TCellSI分析显示细胞毒性评分在初次接种后第1天下降，随后CD4_Memory细胞增殖评分第6天降低，Treg细胞辅助评分第14天增加。加强接种后CD4_Naive_CCR4细胞第31天调节评分升高。相关TF基序分析显示RUNX3、TCF7、FOXP1等基序可及性变化与功能状态转变同步。CellChat分析显示初次接种后T-T、T-B通讯强度先下降后恢复，加强接种后快速增强，涉及MHC、黏附、细胞因子等信号通路。
3.5 跨时间点细胞模块揭示协调的适应性免疫重塑：CoVarNet的非负矩阵分解识别出5个稳定的细胞模块（CM01-CM05）。CM01在基线和初次应答早期富集，主要贡献者为中间B细胞；CM03从第6天起富集并持续至加强期，主要由初始CD8 T细胞、初始CD4 T细胞和初始B细胞构成。WGCNA显示，中间B细胞中与初次应答相关的基因模块富集白细胞迁移、细胞因子产生等通路；初始CD8 T细胞中与加强应答相关的模块以核糖体基因和B2M、EEF1A1等为核心。
讨论部分指出，该研究揭示了初免-加强接种的明显不对称性：初次接种建立广泛、谱系依赖的染色质景观，加强接种则选择性重连有限调控元件；B细胞中AP-1可及性的纵向下降与其沿浆细胞轨迹的增加看似矛盾，实际反映群体水平与分化进程的差异；T细胞早期细胞毒性下降伴随记忆相容调控状态的建立。研究局限包括样本量仅4人、分析限于外周血、计算推断需实验验证等。结论部分翻译如下：本研究提供了初免-加强BBIBP-CorV疫苗接种后适应性免疫重塑的纵向单细胞多组学视图。在该队列中，初次接种后检测到的DEGs和DARs多于加强接种；B细胞维持相对稳定的谱系程序，同时发生与AP-1活性和浆细胞分化相关的动态状态依赖性重塑；T细胞表现出序贯的功能和调控变化，伴随T-B细胞通讯的快速重组和不同细胞模块的出现。这些发现描述了初免和加强接种后不同的转录和染色质可及性模式，揭示了该队列中疫苗相关适应性免疫反应的时间组织。
