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欧易生物单细胞转录组测序结合肠道微生物测序解析人结肠免疫微环境的差异欧意交易所- OKX欧易数字货币交易所

2025-10-23 18:19:44
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  作者从5名捐赠者的正常结肠组织分离41650个免疫细胞进行后续分析,降维聚类后根据各类细胞marker(Figure 2b)将所有细胞鉴定为25种细胞类群:滤泡和记忆B细胞、IgA+和IgG+浆细胞、效应和记忆CD4+ T细胞、Treg细胞、CD8+ T细胞、γδT细胞、ILC、NKT、肥大细胞和髓系细胞(Figure 2a)。为了确定结肠近端至远端区域免疫细胞的差异,对四类组织样本中CD4+ T细胞亚型比例(Figure 2c),B细胞亚型和非CD4+ T细胞免疫细胞比例(Figure 2d)进行比较,发现T细胞和B细胞的活化和记忆状态在结肠和MLNs之间存在显著差异。

  接下来,作者研究了TH1与TH17细胞之间的克隆关系。通过对TCR序列进行分析,发现TH1和TH17亚型之间共享克隆群,说明CD4+ T细胞发挥效应作用是在初始激活之后再决定的(Figure 3c,d)。此外,观察到乙状结肠中的TH1细胞和盲肠中的TH17细胞克隆扩增最多(Figure 3d),这与该组织中的细胞亚型丰富度一致。同时发现,TH1和TH17部分克隆之间克隆位点共享(Figure 3d),这表明辅助性T细胞克隆传播到结肠的远端区域。这些结果表明,在近端结肠和乙状结肠的TH1和TH17细胞中,与激活和组织迁移相关的区域特异性转录具有差异性。

  鉴于Treg细胞在平衡其他CD4+ T细胞亚群的免疫活动中发挥重要作用,作者对Treg细胞进行了进一步研究。在不同结肠区域中,Treg细胞的相对比例在结肠近端到远端中没有明显变化(Figure 2c),因此作者对不同区域Treg细胞的转录是否具有不同的激活状态或功能进行了探讨。结果发现MLNs中的Treg细胞亚群主要为中央Treg细胞和效应Treg细胞,而结肠中Treg细胞主要聚集成三个群:KLRB1+ Treg、非淋巴组织Treg细胞、淋巴组织样Treg细胞(Figure 4a),这些亚群的比例在结肠区域之间基本一致(Figure 4b)。

  作者推测,淋巴组织样Treg细胞可能从MLNs进入结肠组织的。作者利用拟时序分析探究Treg细胞的迁移轨迹,结果发现Treg细胞沿MLNs中静息态的中央Treg细胞到结肠中具有高度调节性Treg细胞的轨迹排列(Figure 4c)。同时对该迁移轨迹中的Treg细胞基因表达变化进行分析,发现拟时序开始时表达的基因包括SELL、CCR7和CXCR4,在拟时序末端,高表达基因为FOXP3、IL2RA、CTLA4、IL10和LAG3(Figure 4c)。

  接下来作者对不同结肠区域的B细胞进行更深入地分析。对不同结肠区域浆细胞的转录谱进行比较,发现乙状结肠浆细胞更高表达CD27(Figure 5a),并且通过实验验证了CD27的表达差异(Figure 5b)。接下来作者对BCR序列进行分析,发现MLNs中记忆细胞表达IgA1和IgM,结肠浆细胞主要表达IgA2(Figure 5c)。此外,重链可变区的突变频率在浆细胞中最高,其次是记忆B细胞,这表明与原始卵泡B细胞相比,这些细胞类型的体细胞突变更多(Figure 5d)。此外,乙状结肠IgA+浆细胞的突变频率显著增加(Figure 5e)。

  作者还对克隆相关B细胞进行鉴定以探索整个肠道不同细胞群的克隆扩增动力学,结果发现在记忆B细胞、IgA+和IgG+浆细胞中克隆扩增明显(Figure 5f)。类似于T细胞,作者发现许多B细胞克隆在所有三个结肠区域之间共享(Figure 5g),这表明B细胞在结肠中传播。对整个组织中提取的批量BCR进行了测序(BCR-seq),与盲肠和横结肠相比,乙状结肠B细胞克隆变异性的增加反映在BCR可变链表达的更大范围内,这表明远端结肠比近端结肠的体液免疫反应更为活跃。

  由于IgA由浆细胞分泌并对特定细菌种类发生反应[1],作者进一步探究乙状结肠中的浆细胞活化增加与细菌种类的差异。对供体微生物组样本中细菌的IgA作用进行研究(Figure 6a)。发现与盲肠和横结肠的细菌相比,来自乙状结肠的细菌更大比例与IgA结合呈阳性(Figure 6b)。此外, IgA调理菌的散弹枪测序显示,在乙状结肠中有丰富的物种群落(Figure 6c),但是乙状结肠中IgA结合细菌的多样性低于盲肠(Figure 6d)。这些结果表明,与盲肠相比,乙状结肠的IgA+浆细胞对丰富且不均匀的细菌群落有反应,这可能是它们的激活状态增加、强归巢到结肠并趋向于更多克隆多样性的原因。

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