糖尿病性血管病變是2型糖尿?。═2DM）的一種主要并發(fā)癥，其發(fā)病機制與血管功能障礙、代謝重編程以及氧化應激有關。位于細胞核內(nèi)的NAD?依賴性去乙?；窼IRT6，因其通過組蛋白去乙?；饔脕碚{(diào)節(jié)心血管和代謝穩(wěn)態(tài)而受到關注。然而，T2DM中細胞質(zhì)SIRT6的積累及其功能和機制仍需進一步闡明。

單細胞轉(zhuǎn)錄組分析結果表明：Ⅱ型糖尿病主動脈經(jīng)歷了顯著的病理重塑，其特征是VSMС過度增殖、從收縮狀態(tài)向合成狀態(tài)的表型轉(zhuǎn)換以及遷移能力增強。

通過轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學分析，研究確定蛋白去乙?；^程是導致糖尿病血管病變的重要誘因。進一步研究發(fā)現(xiàn)，使用高糖高棕櫚酸處理血管平滑肌細胞后，SIRT6以Importin13（IPO13）的依賴方式從細胞核向細胞質(zhì)轉(zhuǎn)位。糖酵解異常是糖尿病性血管病變的關鍵誘因。

該研究旨在探究細胞質(zhì)中的SIRT6是否對糖尿病性血管病變中的糖酵解過程起到調(diào)節(jié)作用。結果顯示，SIRT6通過與ENO3（一種催化2-PGA轉(zhuǎn)化為PEP的關鍵糖酵解酶）相互作用，從而去乙?；疭IRT6，從而降低了其活性，進而加劇了在高血糖和高血脂條件下發(fā)生的糖酵解重編程過程。

H?S是一種氣體信號分子，主要通過半胱氨酸殘基的巰基硫化修飾作用來調(diào)節(jié)底物蛋白的功能。研究發(fā)現(xiàn)H?S通過靶向SIRT6起到了改善糖酵解重編程的作用。在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，H?S對維持各種器官的生理功能至關重要，并且內(nèi)源性H?S水平與許多生物活動相關，例如糖尿病和代謝失調(diào)。

在該研究中，H?S減緩了血管平滑肌細胞的增殖以及收縮合成表型的轉(zhuǎn)變。我們認為其潛在機制可能涉及多種途徑。一方面，H?S減少了活性氧的生成；另一方面，它增強了SIRT6在C141位點的硫巰基化修飾。作者證實SIRT6保守活性中心的C141位點是H2S調(diào)節(jié)SIRT6功能的關鍵靶點。

綜上所述，胞質(zhì)SIRT6通過促進病理性糖酵解參與糖尿病血管重塑。其中SIRT6在Importin 13（IPO13）介導下由核轉(zhuǎn)位至胞質(zhì)。進一步研究發(fā)現(xiàn)，胞質(zhì)內(nèi)積聚的SIRT6與糖酵解關鍵酶烯醇化酶3（ENO3）發(fā)生直接相互作用，促進ENO3去乙?；?，增強下游磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）生成，從而誘導糖酵解重編程，最終導致糖尿病血管病變的病理性改變。此外，外源性硫化氫（H?S）通過誘導SIRT6第141位半胱氨酸發(fā)生S-巰基化修飾，阻斷SIRT6-ENO3相互作用，抑制病理性糖酵解并減輕VSMC過度增殖。該研究提出的SIRT6-ENO3信號軸通過調(diào)控血管糖酵解重編程參與糖尿病血管病變的發(fā)生發(fā)展，為靶向胞漿SIRT6作為糖尿病血管并發(fā)癥的潛在治療策略提供了新的理論依據(jù)。

總體而言，該研究通過整合多組學分析、動物模型驗證和細胞功能實驗，全面揭示了細胞質(zhì)SIRT6-ENO3軸調(diào)節(jié)糖酵解重編程和VSMC增殖相關血管重塑的新機制。研究發(fā)現(xiàn)高血糖和高血脂通過氧化應激和IPO13依賴的核輸出過程促進SIRT6細胞質(zhì)易位，易位的SIRT6通過去乙?；疎NO3增強其酶活性，驅(qū)動糖酵解重編程和血管平滑肌細胞異常增殖。更重要的是，外源性硫化氫通過恢復SIRT6第141位半胱氨酸的S-硫氫化修飾，抑制其細胞質(zhì)易位并減弱ENO3活性，從而改善糖尿病血管病變。

這項研究首次闡明了細胞質(zhì)SIRT6在糖尿病血管病變中的病理作用，為理解糖酵解重編程與血管重塑的分子聯(lián)系提供了重要理論依據(jù)。該發(fā)現(xiàn)不僅豐富了對SIRT6功能多樣性的認識，更為開發(fā)針對糖尿病血管并發(fā)癥的新型治療策略開辟了重要途徑。特別是硫化氫作為內(nèi)源性保護因子的作用機制解析，為臨床轉(zhuǎn)化應用提供了有力支撐，有望為改善糖尿病患者血管功能和預后帶來新希望。

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以上內(nèi)容來源于BioArtMED，侵刪

研究背景

胎生是脊椎動物中廣泛存在的一種生殖策略，其特征為受精卵在母體內(nèi)發(fā)育，直至胚胎發(fā)育成熟后才被產(chǎn)出。與這一普遍模式形成鮮明對比的是，海馬科物種演化出了極為特殊的“雄性懷孕”現(xiàn)象，該獨特的生命史策略為研究動物生殖系統(tǒng)的演化提供了重要窗口：功能性相似的生殖方式究竟源于趨同的分子機制，抑或是通過同源通路或全新的細胞調(diào)控路徑實現(xiàn)？盡管已有比較基因組學研究初步揭示了該生殖方式轉(zhuǎn)變的遺傳背景，然而相關基因在特定細胞類型中的表達模式及其演化軌跡仍不清楚。

在結構上，海馬育兒袋與有袋類動物的育兒袋具有一定相似性，并在功能上融合了羊膜動物子宮與胎盤的特點。在雄性懷孕過程中，其育兒袋內(nèi)層組織發(fā)生顯著肥大與血管化，形成一種被稱為“偽胎盤”的結構，可執(zhí)行氣體交換與營養(yǎng)物質(zhì)傳遞等典型的胎盤功能。此外，海馬在進化過程中丟失了?foxp3?基因——該基因在哺乳動物中對調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）的發(fā)育與功能維持具有核心作用，這一遺傳缺失也引發(fā)了對其在懷孕過程中免疫耐受機制的特殊適應性的探討。

研究內(nèi)容和結果

對海馬育兒袋7個發(fā)育階段進行單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，鑒定出14個細胞簇，分為四大主要細胞類型：上皮細胞（EPCs，9個簇）、成纖維細胞（FBs，2個簇）、免疫細胞（ICs，2個簇）和內(nèi)皮細胞（ENCs，1個簇）。細胞的空間分布對細胞間相互作用及其功能維持至關重要。

對妊娠早期胎盤囊進行空間轉(zhuǎn)錄組測序（測序平臺BMKMANU?S1000）發(fā)現(xiàn)，EPCs在胎盤囊的三層結構中均呈現(xiàn)高豐度。其中，EPCs-II（高表達C型凝集素）在外層富集，可能暗示其在早期聚集外部吸附物或抑制表皮細菌方面發(fā)揮作用。相比之下，EPCs-III（tfa+）和EPCs-IV（gata1+）在內(nèi)層富集，與“鐵穩(wěn)態(tài)”、“細胞遷移”及“血管發(fā)育”相關，其在雄性妊娠胎盤形成過程中可能參與侵襲和血管化過程。作為細胞外基質(zhì)（ECM）的主要來源，F(xiàn)Bs存在于中間層，富集“膠原蛋白生成”，可能促進胎盤囊結構形成和組織重塑。ICs則分散于三層結構中，調(diào)控免疫穩(wěn)態(tài)。

基于scRNA-seq，scATAC-seq，空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)聯(lián)合分析，作者發(fā)現(xiàn)了具有干細胞潛能的”育兒袋上皮祖細胞（BEPCs）”。研究顯示，該類細胞在發(fā)育過程中與膠原蛋白基因呈現(xiàn)協(xié)同表達，并受到雄激素信號的強烈驅(qū)動。研究進一步證實，外源性雄激素處理可誘導雌性海馬形成育兒袋結構。由此，雄激素受體及其調(diào)控的育兒袋上皮祖細胞作為觸發(fā)育兒袋器官生成的關鍵起始因子。

圖1?細胞圖譜構建

在雄性妊娠期間，海馬卵囊內(nèi)層會發(fā)生顯著的形態(tài)學改變并呈現(xiàn)肥大，形成類似胎盤的組織結構，在細胞譜系轉(zhuǎn)變過程中，多個海馬特異性基因（如pastn1、sp-chia）在偽胎盤形成中起關鍵作用。作者發(fā)現(xiàn)EPC-I（muc15）、EPC-I（cxcl14）和EPC-IV在人類中與絨毛外滋養(yǎng)層細胞（EVTs）及絨毛滋養(yǎng)層細胞（VCTs）具有高度相似的基因表達譜，海馬雄性妊娠和哺乳動物常規(guī)雌性妊娠的胎盤形成過程，可能具有趨同的細胞機制和調(diào)控基礎。海馬缺乏foxp3基因（哺乳動物中調(diào)控Treg細胞的關鍵基因），但可能通過其它免疫細胞（如cd4+il2rb+?Tregs?和巨噬細胞）維持對胚胎的免疫耐受。

圖2?海馬假胎盤形成與子宮重塑的單細胞轉(zhuǎn)錄組分析圖譜

通過跨物種比較基因組學與單細胞多組學分析發(fā)現(xiàn)，盡管存在物種特異性差異，海馬假胎盤中的多數(shù)細胞類型在轉(zhuǎn)錄組特征上高度近似于人類的滋養(yǎng)層細胞——后者在調(diào)控胎兒生長及母體妊娠適應中發(fā)揮關鍵作用。其中，EPCs-II型細胞兼具表皮分化特征與凝集素介導的黏附功能，其可能是卵囊演化起源的重要線索。

進一步研究表明，海馬育兒袋與哺乳動物子宮在細胞和遺傳層面具有顯著同源性。海馬與哺乳動物生殖系統(tǒng)所呈現(xiàn)的趨同進化現(xiàn)象，可能源于特定細胞類型通過趨同演化形成相似的轉(zhuǎn)錄特征，進而實現(xiàn)類似功能，最終推動胎生機制的形成。

圖3?細胞類型進化分析

研究總結

該研究通過細胞分子與發(fā)育生物學的多維度分析，深入解析其卵囊發(fā)育與妊娠過程中的細胞遺傳動態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)，卵囊形成的關鍵在于一種具有干細胞潛能的“育兒袋上皮祖細胞”群體。體內(nèi)實驗證實，雄激素在卵囊形成中起主導作用。通過對其它動物的對比研究，作者揭示了海馬雄性親代撫育的早期進化機制，以及其細胞特征，存在與哺乳動物胎生動物相似的生命功能的趨同演化。

研究單位：西安交通大學基礎醫(yī)學院院長張保軍教授團隊

期刊名：cellular & molecular immunology

影響因子：21.8

樣本類型：8-12周齡小鼠

文章采用技術：空間轉(zhuǎn)錄組測序、單細胞RNA測序（scRNA-seq）

引言

在對抗感染和腫瘤的免疫戰(zhàn)場上，記憶?CD8+?T?細胞是守護機體的「長效衛(wèi)士」，?它們能快速識別再次入侵的病原體或癌細胞，發(fā)動強力攻擊。長久以來，樹突狀細胞（DC）被認為是主導記憶?T?細胞分化的核心「指揮官」。研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和空間轉(zhuǎn)錄（BMKMANU?S1000）技術，揭示了單核細胞才是調(diào)控記憶?CD8+?T?細胞分化的關鍵「操盤手」，其奧秘藏在「細胞接觸」與「分子信號」的雙重機制中。其中BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組學平臺大放異彩，成為揭CCR2+單核細胞促進記憶CD8+?T細胞分化的關鍵工具。

研究背景

CD8+?T細胞在適應性免疫中扮演著關鍵角色，能夠保護機體免受病原體感染和消除惡性細胞。當CD8+?T細胞識別到抗原后，會迅速增殖并分化為效應CD8+?T細胞和記憶CD8+?T細胞。效應CD8+?T細胞負責即時清除感染，而記憶CD8+?T細胞則提供長期保護，能夠在再次遇到相同抗原時迅速啟動免疫反應。然而，單核細胞（monocytes）作為重要的髓系免疫細胞，雖在炎癥遷移中作用明確，但其是否直接參與T細胞分化尚無定論。

研究策略

動物模型與樣本制備

實驗動物：優(yōu)先選擇8-12周齡的CD45.1+/CD45.2+及OT-I轉(zhuǎn)基因小鼠

樣本制備：脾臟單細胞懸液通過機械分離和紅細胞裂解（ACK緩沖液）制備

技術手段

• 流式細胞術分析

細胞分選：從感染LM-WT的小鼠脾臟中分選出cDCs、moDCs和單核細胞等抗原呈遞細胞（APCs）

細胞刺激與培養(yǎng)：將分選出的APCs與OVA肽段體外共孵育后，過繼轉(zhuǎn)移到已接受初始OT-I+?CD8+?T細胞的WT受體小鼠體內(nèi)，或與體外刺激的初始CD8+?T細胞共培養(yǎng)

表型檢測：通過流式細胞術檢測CD8+?T細胞的分化表型，包括記憶相關標記物（如cKit、Sca1、Bcl6、TCF1和Eomes）的表達

• 空間分辨轉(zhuǎn)錄組學

樣本處理：對感染第0天和第5天的小鼠脾臟組織進行切片，并進行H&E染色以確定組織形態(tài)學特征

空間轉(zhuǎn)錄組學分析：利用BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組學技術對脾臟切片進行分析，揭示不同免疫細胞亞群在脾臟中的空間分布

數(shù)據(jù)整合：將scRNA-seq數(shù)據(jù)與空間轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)進行整合，通過Seurat等工具的FindTransferAnchors和TransferData函數(shù)，將scRNA-seq中識別的細胞類型映射到空間轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)細胞類型的空間定位

• 免疫熒光染色

樣本處理：對感染第0天和第5天的小鼠脾臟組織進行切片，并進行免疫熒光染色

抗體選擇：使用特異性抗體標記CD8+?T細胞、單核細胞（CCR2+）、樹突狀細胞（CD11c+）等關鍵細胞類型

結果分析：通過顯微鏡觀察并拍攝染色切片，分析不同細胞類型在脾臟中的共定位關系

• 生物信息學分析

差異基因分析：利用Wilcoxon秩和檢驗等統(tǒng)計方法，識別不同細胞亞群間的差異表達基因

通路富集分析：通過ClusterProfiler等工具對差異表達基因進行通路富集分析，揭示潛在的生物學過程

偽時間分析：利用Monocle3等工具構建細胞分化軌跡的偽時間軸，分析CD8+?T細胞亞群在分化過程中的基因表達變化

研究結果

研究結果一：通過空間分辨轉(zhuǎn)錄組學繪制急性感染后脾組織的圖譜

為了研究免疫反應過程中不同免疫細胞的空間分布和CD8+?T細胞分化的調(diào)節(jié)機制，研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術，分析了急性感染模型中脾臟免疫細胞的空間分布與CD8??T細胞分化機制。實驗采用OT-I轉(zhuǎn)基因小鼠模型，通過李斯特菌（LM-OVA）感染誘導免疫反應，關鍵發(fā)現(xiàn)包括：1）脾臟形成7個功能集群（B細胞、T細胞、單核/巨噬細胞等）；2）感染后T/B細胞區(qū)擴大，APCs（B細胞、DC、巨噬細胞）在T細胞區(qū)外圍聚集；3）空間重組與T細胞分化（MP/TE亞群）顯著相關。多組學整合揭示了免疫微環(huán)境的動態(tài)調(diào)控機制，為理解感染中細胞互作提供了多組學視角。

研究結果二：急性感染期間效應和memoryCD8?T細胞分化軌跡不同

為了探索CD8+?T細胞分化的空間決定因素，特別是與近端細胞的相互作用，對于急性感染模型研究人員進行了亞群分析、分化路徑分析和功能驗證，結果表明在急性感染中，IFN反應型CD8+?T細胞和CD8+MP?細胞之間分化軌跡的不同意味著，效應和記憶CD8+?T細胞的命運決定于免疫反應的初始階段，而IFN應答和MP?CD8+?T細胞分別是效應和記憶CD8+?T細胞分化途徑的初始階段。

研究結果三：跨組織區(qū)域細胞亞群的鑒定和空間圖譜

為了研究脾臟免疫細胞在感染前后的動態(tài)變化，研究人員通過整合單細胞RNA測序（scRNA-seq）和BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術，進一步鑒定了供體和受體脾臟中的免疫細胞群。結果顯示：①細胞組成：從1.6萬細胞中鑒定出19類，包括CD8??T細胞亞群（如記憶前體和IFN反應性細胞）及髓系細胞。②動態(tài)變化：感染后第5天，T細胞區(qū)從以初始CD8+?T細胞為主轉(zhuǎn)為記憶前體和效應細胞主導，且單核細胞取代DC成為主要浸潤的髓系細胞。③功能提示：不同的APC和CD8+?T細胞之間的相互作用在免疫反應和CD8+?T細胞的分化中起著重要作用。

研究結果四：單核細胞和CD8+?MP細胞的抗原依賴性共定位

為了探索不同細胞類型之間潛在的細胞相互作用，研究人員通過評估特異性免疫細胞標記物的表達、免疫熒光染色及空間轉(zhuǎn)錄組分析，檢查了第0天和第5天脾臟中CD8+?T細胞和單核細胞的空間分布。結果顯示單核細胞和CD8+?MP細胞以抗原刺激依賴性的方式在空間上共定位，表明單核細胞可能對CD8+?MP細胞的分化有關鍵影響。

研究總結

CD8+T?細胞是適應性免疫的重要執(zhí)行者；特別是記憶CD8+?T細胞對強效和長期保護至關重要。CD8+?T細胞分化在轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控機制已被廣泛研究。然而，人們對感染過程中效應和記憶CD8+?T細胞分化的空間要求仍然知之甚少。研究人員通過整合BMKMANU?S1000空間轉(zhuǎn)錄組（ST）技術和scRNA-seq技術，發(fā)現(xiàn)了記憶CD8+?T細胞分化的新機制，該機制涉及單核細胞和CD8+?MP細胞之間的解剖學鄰近性和TGF-β信號傳導。該研究結果闡述了記憶CD8+?T細胞命運決定的新機制，并強調(diào)單核細胞作為關鍵的APC群體，通過細胞間接觸依賴的方式在感染過程中促進記憶CD8+?T細胞的分化。

這是最早關于人類免疫學應用的記錄。公元前?400?年，中國可能已有人痘苗接種預防天花的方法，到?16?世紀明朝隆慶年間，人痘接種法得到重大改進并廣泛應用，17?世紀傳入俄國、朝鮮、日本、土耳其和英國等國家，至18世紀末結束經(jīng)驗免疫學時期，隨后免疫學又經(jīng)歷了經(jīng)典免疫學時期，近代免疫學時期，直到1965年/1968年?B細胞/T細胞的發(fā)現(xiàn)開啟了現(xiàn)代免疫學時期。

隨著免疫學的逐步發(fā)展，免疫組學技術也隨之進入了迅速發(fā)展的時期，先后發(fā)展出了標記免疫組技術、免疫組化技術、Bulk?T/BCR測序技術以及近幾年興起的單細胞T/BCR測序技術，并帶動了相關科學的進步。

2017年，張澤民院士研究組，通過大規(guī)模單細胞測序技術對肝癌相關T淋巴細胞進行分析，首次在單細胞水平上描繪肝癌微環(huán)境中免疫細胞圖譜，發(fā)現(xiàn)了肝癌免疫療法的潛在靶點，也為我們從多角度系統(tǒng)性理解肝癌T淋巴細胞特征奠定了基礎。（2017，Cell，Landscape of Infiltrating T Cells in Liver Cancer Revealed by Single-Cell Sequencing）

2024年，復旦大學附屬中山醫(yī)院樊嘉院士和高強教授、中國科學院上海免疫與感染研究所張曉明研究員、浙江大學基礎醫(yī)學院郭國驥教授合作在Science上發(fā)表了題為A blueprint for tumor-infiltrating B cells across human cancers的研究論文，結合單細胞轉(zhuǎn)錄組、 B細胞受體免疫組庫和表觀基因組的多組學數(shù)據(jù)，系統(tǒng)性地刻畫了腫瘤浸潤性B細胞的異質(zhì)性、動態(tài)分化和表觀調(diào)控機制。創(chuàng)新地揭示了腫瘤微環(huán)境中廣泛存在的EF應答的癌種偏好性、空間定位特征、臨床意義及潛在的誘導調(diào)控機制。

但是，與逐漸成熟的單細胞T/BCR測序不同，空間T/BCR測序測序技術還一直未能有較好的測序技術產(chǎn)品去做支撐，成果尚少，現(xiàn)有的文章技術還局限于使用早期的低分辨率轉(zhuǎn)錄芯片為依托。成熟穩(wěn)定且高分辨率的空間T/BCR測序技術產(chǎn)品的缺乏限制了空間免疫組的研究。

百創(chuàng)空間全長免疫組庫測序技術?BMKMANU?S3000-VDJ

2024年12月，百邁客生物智能制造以廣受市場好評的亞細胞級S系列空間轉(zhuǎn)錄組芯片為依托，開發(fā)出了在原片上可同時捕獲3’端轉(zhuǎn)錄組信息以及全長B細胞受體（BCR）和T細胞受體（TCR）序列的空間T/BCR測序技術產(chǎn)品—BMKMANU?S3000-VDJ?，將填補這一技術產(chǎn)品的缺口。

實測案例-某腫瘤-百創(chuàng)單細胞級空間免疫組結果

BMKMANU?S3000-VDJ?技術，使用新鮮OCT包埋樣本，在分辨率為3.5μm的芯片上同一張組織切片（10μm）實現(xiàn)3’端mRNA，以及全長TCR/BCR的捕獲。利用百邁客生物智能制造獨有的圖像校準及細胞分割技術，得到單細胞級分辨率的空間轉(zhuǎn)錄組結果及單細胞級分辨率的空間T/BCR數(shù)據(jù)。

BMKMANU?S3000-VDJ??技術路線

精準空間細胞注釋

得到的單細胞級空間轉(zhuǎn)錄組結果，可以進行常規(guī)的空間轉(zhuǎn)錄組分析，并進行精準的細胞注釋。

精準細胞注釋及T/B細胞的空間分布

T/B細胞的亞群定位

對于得到的T細胞及B細胞又可以繼續(xù)進行詳細的亞群分類，同時探討亞群之前的相互轉(zhuǎn)換關系以及與表型之前的關系。

T/B Cells 亞群分類，亞群空間分布及亞群發(fā)育軌跡分析

TCR/BCR?空間分布以及豐度分析

TCR和BCR的豐度分析可以揭示免疫反應的多樣性和動態(tài)變化。例如，TCR的多樣性在腫瘤進展過程中會發(fā)生變化，早期肝癌患者的TCR和BCR均勻性更高，而晚期患者則表現(xiàn)出較低的均勻性。此外，TCR和BCR的豐度變化也可以反映免疫細胞的激活狀態(tài)和克隆擴增情況。

克隆型空間分布以及豐度分析

腫瘤樣本我們可以類比為一處具有復雜地貌的特殊地理環(huán)境，不同的環(huán)境造就了各種細胞的不同狀態(tài)，而T/B細胞在不同的“選擇壓力”下邊進行了不同的“適應性進化”。對不同生態(tài)位的T/B細胞尤其是TCR/BCR進行測定，有助于我們?nèi)ソ沂久庖呒毎目寺∑鹪春瓦M化過程。例如，通過分析TCR的VDJ重排，可以追蹤T細胞克隆的起源和擴增過程。這種分析有助于理解免疫細胞在不同生理和病理狀態(tài)下的動態(tài)變化。

百創(chuàng)單細胞級空間全長免疫組產(chǎn)品?BMKMANU?S3000-VDJ，將幫助科研者解決整個轉(zhuǎn)錄組和組織形態(tài)學問題，實現(xiàn)人類腫瘤或其它病變組織中B細胞和T細胞克隆的高保真定位和空間譜系追蹤，將在一定程度上促進對各種臨床相關現(xiàn)象（如感染、疫苗接種和癌癥）中淋巴細胞空間動力學的理解。

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組測序服務。

單細胞組學和時空組學是近年來生命科學領域的重要技術突破，它們在細胞異質(zhì)性解析、動態(tài)過程研究和細胞間相互作用分析方面具有重要優(yōu)勢，為生命科學研究帶來了全新的視角和深度。水稻稻瘟病是世界上發(fā)生嚴重的真菌病害之一，水稻在面臨稻瘟菌侵染時會激活動態(tài)免疫，因此挖掘水稻特異免疫基因?qū)τ诳沟疚敛【秩局陵P重要。

該研究對稻瘟菌接種后三個時間點的樣品進行了單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序(圖1A)，同時對接種后的水稻葉片也進了時空組測序(圖1B)。

圖1?水稻樣品單細胞及時空組測序流程圖

對測序獲得的單細胞數(shù)據(jù)，結合細胞特異的標志基因，AddModuleScore?軟件和GO富集分析等方法，對水稻的細胞類型進行了分類注釋(圖2A)?；虮磉_分析發(fā)現(xiàn)，維管細胞中的原形成層細胞在稻瘟菌侵染后高度誘導二萜類植保素合成代謝相關基因的表達，其中水稻關鍵植保素momilactone A合成被特異誘導(圖2B)，促進了momilactone A在維管組織中積累，可能是抗稻瘟病的關鍵因素。相反，激素途徑和模式分子激發(fā)的免疫對抗病性貢獻較弱。

圖2?水稻單細胞測序結果及差異基因表達分析

共聚焦顯微鏡觀察結果顯示，稻瘟菌孢子萌發(fā)后優(yōu)先靶向葉脈入侵，但是水稻的維管組織具有較強的免疫，稻瘟菌菌絲無法進一步侵入(圖3A)。時空組測序結果顯示，富含亮氨酸重復序列的(NLR)免疫基因的表達在接種24小時后，葉尖部較葉基部具有更強的積累，表明免疫基因的表達具有極性的特征。綜上所述，該項研究揭示了水稻在稻瘟病菌侵染時免疫基因存在細胞特異性和多維(局部和縱向)的表達模式，為挖掘新的免疫基因提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(圖3B)。

圖3 ?共聚焦顯微鏡觀察及時空組測序結果顯示水稻組織存在多維度的免疫

內(nèi)容來源于中國農(nóng)業(yè)大學，侵刪

該研究將空間轉(zhuǎn)錄組技術應用于小麥籽粒發(fā)育研究，根據(jù)基因表達和位置信息詳細劃分細胞功能亞群，揭示了小麥籽粒發(fā)育過程的空間轉(zhuǎn)錄特征，繪制了小麥籽粒三維基因表達圖譜。

百邁客生物為該研究提供了空間轉(zhuǎn)錄組測序服務。

小麥（Triticum aestivum L.）是全球三大主糧作物之一，種植面積約2.3億公頃，其產(chǎn)量提升對保障全球糧食安全與營養(yǎng)供給至關重要。小麥籽粒主要由三部分組成：二倍體胚、三倍體胚乳及果皮（種皮）。這些組織在發(fā)育過程中表現(xiàn)出顯著的基因表達時空特異性，形成功能分化的區(qū)室化結構。盡管這些組織在細胞類型和生理功能上存在明顯差異，但它們通過協(xié)同調(diào)控構建了獨特的籽粒發(fā)育微環(huán)境，共同決定籽粒的最終表型。然而，目前對籽粒細胞類型的認知仍主要依賴于形態(tài)學觀察和少量標記基因的表達分析，常規(guī)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)因缺乏空間分辨率，極大限制了對籽粒發(fā)育調(diào)控機制的深入解析及關鍵功能基因的挖掘。

為系統(tǒng)解析小麥籽粒發(fā)育的分子機制，該研究采用時空轉(zhuǎn)錄組學技術，構建了籽粒在發(fā)育早期4 DAP、8 DAP和12 DAP的高分辨率基因表達圖譜，實現(xiàn)了近8萬個基因的空間表達可視化，并鑒定了10個特征明確的細胞亞群及190個籽粒特異性標記基因。研究發(fā)現(xiàn)，不同組織特異性基因（尤其是轉(zhuǎn)錄因子）呈現(xiàn)動態(tài)表達模式。通過共表達網(wǎng)絡和順式調(diào)控元件分析，鑒定到一個關鍵調(diào)控因子——轉(zhuǎn)錄因子TaABI3-B1，其在胚胎及胚乳周圍組織中特異性表達，并負向調(diào)控胚胎和籽粒大小。進一步利用等位基因變異體和轉(zhuǎn)基因材料驗證了TaABI3-B1在胚胎和胚乳發(fā)育中的關鍵作用。

該研究不僅為小麥籽粒發(fā)育提供了全面的時空轉(zhuǎn)錄組資源，還揭示了調(diào)控籽粒大小的新機制，為小麥分子設計育種和產(chǎn)量提升提供了重要理論依據(jù)。

內(nèi)容來源于北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，侵刪

通過對多組學數(shù)據(jù)的深度整合分析，該研究全面探究了重要木本經(jīng)濟植物核桃（Juglans regia）及其近緣種在基因組層面的遺傳變異特征。同時，深入剖析了核桃果實發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄代謝調(diào)控機制，揭示了表觀遺傳修飾以及空間轉(zhuǎn)錄調(diào)控在其中的關鍵作用，并對相關候選基因的功能進行了系統(tǒng)分析。該研究為深入理解核桃果殼基因變異及其網(wǎng)絡遺傳調(diào)控機制提供了全新的視角和理論依據(jù)，為推動核桃分子育種技術的創(chuàng)新發(fā)展奠定了堅實的基礎。

百邁客生物為該研究提供了植物空間轉(zhuǎn)錄組測序服務。

研究背景

核桃（Juglans regia）是一種具有重要經(jīng)濟價值的堅果油料樹種；其果實具有堅硬的內(nèi)果皮/果殼以保護種子，這在其進化過程中發(fā)揮了關鍵作用，而果殼厚度是核桃育種的一個重要性狀。然而，與核桃果殼發(fā)育相關的基因組景觀和基因調(diào)控網(wǎng)絡尚未得到系統(tǒng)的闡明。

研究內(nèi)容

該研究組裝注釋了核桃品種“香玲”的高質(zhì)量基因組，并構建了涵蓋八個胡桃屬物種的圖形結構泛基因組，以揭示基因組水平上的遺傳變異。重新測序了285份樣本，揭示了其群體基因組景觀變異圖譜。通過全基因組關聯(lián)研究（GWAS），研究發(fā)現(xiàn)了19個與核桃馴化和改良過程中受到選擇的268多個位點相關的基因座。

圖1-核桃比較基因組學與遺傳變異分析

圖2-核桃果殼/內(nèi)果皮十一個發(fā)育階段基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡及動態(tài)形態(tài)變化

通過對十一個發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄組學、代謝組學、DNA甲基化和空間轉(zhuǎn)錄組學等多組學分析，揭示了多個與次生細胞生物合成和木質(zhì)素積累相關的候選基因，例如UGP、MYB308、MYB83、NAC043、NAC073、CCoAOMT1、CCoAOMT7、CHS2、CESA7、LAC7、COBL4和IRX12。在擬南芥（Arabidopsis thaliana）中過表達JrUGP和JrMYB308驗證了它們在木質(zhì)素生物合成和細胞壁加厚中的作用。

研究結論

植物的果實特征，包括核桃（Juglans）的堅硬內(nèi)果皮，在種子傳播、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和遺傳多樣性方面發(fā)揮著至關重要的作用，其中殼厚對核桃的生產(chǎn)和育種有著顯著影響。綜合多組學分析探究了核桃殼厚度這一關鍵性狀以及與木質(zhì)素積累和細胞壁增厚相關的內(nèi)果皮發(fā)育，為木本作物的遺傳學和調(diào)控機制提供了新的見解，助力基于基因組信息的改良育種策略。全面多組學研究結果為核桃的遺傳變異和內(nèi)果皮發(fā)育及果殼厚度的網(wǎng)絡調(diào)控提供了新的見解，并為核桃品種改良的基因組信息育種策略提供了可能。

圖4-該研究主要發(fā)現(xiàn)概括模型

內(nèi)容來源于西北大學生命科學學院，侵刪

文章標題：Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma

期刊名稱：Journal for ImmunoTherapy of Cancer

影響因子：10.3

合作單位：空軍軍醫(yī)大學（第四軍醫(yī)大學）

研究方法：單細胞轉(zhuǎn)錄組測序，空間轉(zhuǎn)錄組測序，流式分選，RT-qPCR，Western blot，免疫組化，多重免疫組化，細胞實驗。

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)DG1000單細胞轉(zhuǎn)錄組測序服務以及百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術服務，文中百創(chuàng)S1000空間數(shù)據(jù)分析得到的細胞空間分布圖由百創(chuàng)開發(fā)軟件BSTCellViewer展示。

研究背景

透明腎細胞癌ccRCC是腎細胞癌RCC的常見亞型，是腎癌相關死亡的主要原因，治療手段包括腎切除手術、靶向治療和免疫治療，但多數(shù)患者不能從免疫治療獲益，這與腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性有關，因此有必要深入理解ccRCC的腫瘤微環(huán)境，助力開發(fā)新型個性化診療方案。

材料及方法

研究材料：15名腎切除術的ccRCC患者組織樣本及其血液PBMC。對組織樣本區(qū)域進行定義，分為腫瘤核心（TC），腫瘤-健康交界（IF，包括腫瘤邊緣TR和臨近健康腎組織AN），遠端健康腎組織DN。

組別設計：實驗組4名ccRCC患者樣本進行單細胞轉(zhuǎn)錄組測序&空間轉(zhuǎn)錄組測序，驗證組15名ccRCC患者樣本進行流式細胞術&多重免疫熒光染色，151名ccRCC患者組織樣本&40名其他腎癌亞型患者組織樣本&6名捐獻者健康腎組織進行多重熒光免疫組化染色。

研究方法：單細胞轉(zhuǎn)錄組測序（4名患者不同區(qū)域腫瘤組織，按照CD45+細胞:CD45-細胞=9:1增加免疫細胞數(shù)據(jù)占比，n=12），空間轉(zhuǎn)錄組測序（n=4）；流式分選，RT-qPCR，Western blot，免疫組化，多重免疫組化，細胞實驗。

研究結果

1.ccRCC組織細胞類型全面分析

單細胞轉(zhuǎn)錄組測序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)顯示不同患者腫瘤組織的免疫微環(huán)境細胞組成相似，T細胞占比最高，特別是CD4+ T細胞。腫瘤區(qū)域（TC/TR）富集CD3+細胞以及CD8+ T細胞，而CD4+ T細胞基本分布在所有區(qū)域。此外，基質(zhì)細胞和免疫細胞豐度和分布存在差異，TR區(qū)域成纖維細胞比例顯著低于TC區(qū)域和AN區(qū)域，這一發(fā)現(xiàn)也在空間轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)中得到印證。

圖1-ccRCC組織中細胞群的全面分析

2.ccRCC細胞元程序的豐度以及異質(zhì)性

通過非負矩陣因子分解分析每個樣本scRNA-seq數(shù)據(jù)，得到可以代表ccRCC腫瘤細胞簇元程序的6個基因集，不同基因集代表著不同的程序，如基因集1代表著EMT（上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變）相關基因表達譜，基因集5也與EMT相關但與基因集1不同的是其包含VEGFA等。

進一步分析，發(fā)現(xiàn)ccRCC亞群0~4簇與不同基因集表達譜匹配，5和6簇不與任何基因集匹配但具有細胞周期和應激響應相關基因表達。RCC0簇和RCC2簇代表EMThigh腫瘤細胞并在IF區(qū)域富集，RCC1簇代表PT（近曲小管）細胞，擬時序分析結果顯示存在RCC0—>RCC2分化關系，但RCC2幾乎只在P2患者樣本中發(fā)現(xiàn)，表明RCC2可能與個別患者特征相關。RCC1、RCC3和RCC4細胞主要在組織而不是腫瘤區(qū)域富集，RCC4主要分布在AN和DN區(qū)域，RCC4在AN區(qū)域分布數(shù)量高于DN區(qū)域。RCC4高表達細胞因子受體基因，表明TME中分泌的促腫瘤細胞因子可能傾向于作用到RCC4，增加其轉(zhuǎn)變成癌細胞的概率，加速腫瘤逃逸，促進腫瘤惡性化，與以往瘤旁附近不是完全的健康組織認識相符合。

圖2-透明細胞RCC細胞元程序的豐度及異質(zhì)性

3.ccRCC基質(zhì)細胞的區(qū)域化特征和異質(zhì)性

scRNA-seq與空間數(shù)據(jù)均顯示，ccRCC存在8種激活的成纖維細胞簇，腫瘤區(qū)域成纖維細胞數(shù)量高于健康組織，其中CD24+IL32+成纖維細胞顯著富集在腫瘤區(qū)域，PTGDS+成纖維細胞幾乎全分布在AN，高表達ECM（胞外基質(zhì)）形成和EMT的成纖維細胞簇在IF較為富集，IL1R1+?CAF（腫瘤相關成纖維細胞）表現(xiàn)出腫瘤促進表型；7種EC（內(nèi)皮細胞）簇中4種（0,2,3和6）主要富集在腫瘤組織，3種（1,4和5）在健康組織富集，膠原蛋白EC（0簇）豐度最高，具有促腫瘤特征。總之，不同的ECM蛋白質(zhì)產(chǎn)生基質(zhì)細胞傾向于富集在IF并共定位，可能行駛多種功能，包括細胞-細胞交互和胞外組分重構。

圖3-透明細胞腎細胞癌中基質(zhì)細胞的區(qū)域特征和異質(zhì)性

4.ccRCC中MRC1+FOLR2+?TAM傾向于表現(xiàn)出更強的促癌表型

scRNA-seq數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)均顯示，4種TAM簇具有不同分布趨勢，TAM1主要分布在TC區(qū)域；TAM2高表達FOLR2、MRC1和CD163，可能是M2樣巨噬細胞且具有增強的免疫抑制特征，TAM4是組織駐留巨噬細胞，兩者主要分布在TR區(qū)域；TAM3表達炎癥響應相關基因，在TR和AN區(qū)域富集。RNA速率分析顯示存在TAM4—>TAM2—>TAM1和TAM4—>TAM3兩種軌跡，以及從IF區(qū)域遷移到TC區(qū)域的趨勢。進一步的功能分析顯示，IF區(qū)域的TAM2可能通過促進EMT，TC區(qū)域的TAM2可能通過促進腫瘤血管生成，起到促癌效應。總之，TAM2不同的腫瘤促進效應可能與免疫抑制TME有關。

圖4-透明細胞腎細胞癌中MRC1+FOLR2+?TAM傾向于表現(xiàn)更強的促癌表型

5.單細胞分析揭示ccRCC中存在表達IL1B的Treg

進一步分析CD4+ T細胞簇，發(fā)現(xiàn)存在CD4+ 初始T細胞、Treg和濾泡樣輔助T細胞，不同簇的特征基因和空間分布模式不同，IF區(qū)域富集CD4+ 初始T細胞和PDE3B+ CD4+ T細胞，腫瘤區(qū)域富集Treg。其中，TC/TR區(qū)域CTLA-4+?Treg的占比以及Treg的FoxP3蛋白表達水平高于AN/DN區(qū)域，而CTLA-4+FoxP3-?Treg在所有組織中的分布較為均勻，表明腫瘤區(qū)域Treg細胞具有更強的免疫抑制功能。

進一步分析Treg細胞簇，發(fā)現(xiàn)存在6種亞型，其中終末效應Treg細胞（5）主要分布在IF區(qū)域，F(xiàn)OXP3表達水平較低且ICOS表達水平降低，表明細胞可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

此外，終末效應Treg細胞表達炎癥性細胞因子如IL1B，IL18和IL7，驗證隊列的多重免疫熒光染色結果顯示IL-1β+終末效應Treg是對ccRCC特異性腫瘤微環(huán)境信號的特異性響應。發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中存在表達炎癥性細胞因子IL1B的終末效應Treg細胞。

圖5-單細胞分析揭示透明細胞腎細胞癌存在表達IL1B的Treg細胞群

6.IL-18通過ERK/NF-κB通路促進強免疫抑制功能的終末效應Treg細胞產(chǎn)生

空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)結果顯示不同Treg細胞100μm范圍內(nèi)激活的CD4+/CD8+ T細胞數(shù)量較少，終末效應Treg細胞100μm范圍內(nèi)CD4+/CD8+ T細胞數(shù)量更少，表明終末效應Treg細胞周圍應答Treg細胞（Tresp）增殖受到更強的抑制。細胞共培養(yǎng)實驗表明終末效應Treg細胞具有強免疫抑制功能。RNA速率分析結果表明效應終末Treg可能由初始Treg細胞分化而來，體外實驗表明IL-18可刺激CD4+CD25+ Treg細胞上調(diào)IL-1β表達，表明終末效應Treg細胞產(chǎn)生和作用可能與IL-18有關。ERK激活劑/NF-κB激活劑促進IL-18+ Treg細胞的產(chǎn)生，IL-18處理后Treg細胞ERK/NF-κB磷酸化水平增加，ERK抑制劑可抑制Treg細胞表達NF-κB但NF-κB抑制劑無法抑制ERK表達，綜上，這些結果表明IL-18可能通過ERK/NF-κB通路介導終末效應Treg細胞的產(chǎn)生。

圖6-IL-18通過ERK/NF-κB通路促進具有強免疫抑制功能的終末效應Treg細胞產(chǎn)生

7.通過與MRC1+FLOR2+?TAM互作，終末效應Treg細胞與存活率降低、免疫逃逸增加及腫瘤生長相關

確定終末效應Treg細胞標志基因（FOXP3、IL1B和FCER1G），TGCA泛癌數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)分析結果顯示，終末效應T細胞浸潤高的隊列與更低的整體存活率相關。細胞通訊分析結果顯示，巨噬細胞與終末效應Treg細胞有著最多的互作配體-受體對，許多是免疫抑制互作，驗證實驗支持終末效應Treg細胞與TAM2簇之間存在相互作用；IL1R1+?CAF與終末效應Treg細胞也存在潛在聯(lián)系。僅在TC區(qū)域（與TR區(qū)域相比）發(fā)現(xiàn)NAMPT-INSR和TGFB1-(TGFBR1+TGFBR2)配受體互作，體外實驗發(fā)現(xiàn)終末效應Treg細胞LRRC32（該基因編碼的GARP是TGF-β1成熟和激活所必須的）表達水平高于傳統(tǒng)Treg細胞。

此外，巨噬細胞特別是TAM2高表達IL18。這些結果可能表明ccRCC腫瘤微環(huán)境中，IF區(qū)域終末效應Treg細胞與臨近TAM2互作，通過分泌的TGF-β1、M-CSF1以及IL-10，將IF駐留的TAM轉(zhuǎn)變成促癌表型，引起腫瘤細胞EMT；TAM2分泌的趨化因子誘導Treg細胞遷移到腫瘤區(qū)域并過表達IL-18，將Treg細胞轉(zhuǎn)變成IL-1β+ 終末效應T細胞，抑制T細胞免疫并促進腫瘤生長。

總之，這些結果表明ccRCC的IF區(qū)域，終末效應Treg細胞可能與其他促癌細胞互作，最終促進腫瘤細胞惡性轉(zhuǎn)化，支持了終末效應Treg細胞具有免疫抑制和促癌作用的假設。

研究結果

該研究系統(tǒng)描述了ccRCC中不同類型細胞的基因表達譜和空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)一種具有癌癥促進作用的新Treg細胞亞型，在腫瘤-健康組織交界區(qū)域與MRC1+FOLR2+?TAM互作，構建免疫抑制TME，促進腫瘤細胞惡性轉(zhuǎn)化最終引起患者存活率降低。同時，這些發(fā)現(xiàn)也為開發(fā)新的藥物和預后標志物提供了靶點。

參考文獻：

Song X, et al. Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma. J Immunother Cancer. 2025 13(1):e010183.

2025年3月，華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院器官移植研究所蘭培祥教授、陳知水教授和肝臟外科程琪教授研究團隊在Journal of Hepatology發(fā)表題為”Sour Neuronal Signalling Attenuates Macrophage Mediated Liver Injury”的研究論文。研究使用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術等多種技術，深入闡述人鼠中減輕肝缺血再灌注損傷的腦-肝軸調(diào)控通路，發(fā)現(xiàn)酸味刺激竟然可以通過神經(jīng)信號緩解肝臟損傷！這一發(fā)現(xiàn)不僅為肝臟疾病的治療提供了新思路，還從現(xiàn)代科學的角度驗證了中醫(yī)“酸入肝”的理論。

文章標題：Sour Neuronal Signalling Attenuates Macrophage Mediated Liver Injury

期刊名稱：Journal of Hepatology

影響因子：26.7

合作單位：華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬同濟醫(yī)院

百邁客生物為該研究提供了10X單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術服務。

研究背景

在中醫(yī)理論中，酸味與肝臟有著密切的關系。中醫(yī)經(jīng)典《黃帝內(nèi)經(jīng)》中提到“酸入肝”，認為酸味食物能夠滋養(yǎng)肝臟，調(diào)和氣血，促進肝臟的生理功能。像檸檬、山楂、醋等酸味食物，常被用來調(diào)理肝氣郁結、疏肝解郁。這次的研究，不僅讓中醫(yī)的古老智慧得到了科學驗證，還為酸味在肝臟疾病治療中的應用提供了新的依據(jù)。

肝損傷是多種肝病常見的病理生理基礎，與炎癥有關。肝缺血再灌注損傷是一種局部無菌炎癥響應，主要由先天免疫細胞驅(qū)動，是肝切除術中早期器官功能障礙和衰竭的重要原因。傳統(tǒng)認為肝缺血再灌注引起的炎癥是由肝和死亡細胞釋放的DAMP（損傷相關分子蛋白）被肝駐留庫普夫細胞、單核細胞、單核-巨噬細胞等識別，釋放趨化因子和促炎癥因子，招募循環(huán)白細胞促使炎癥發(fā)生。此外，近年來，神經(jīng)免疫調(diào)控成為研究熱點，科學家們發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)系統(tǒng)可以通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽等分子來調(diào)節(jié)免疫反應。然而，如何通過神經(jīng)信號來治療肝臟炎癥，仍然是一個未解之謎。

材料及方法

研究方法：單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序（n=3，肝及腹腔神經(jīng)節(jié)），組織學染色，熒光染色，病毒示蹤，免疫印記，免疫沉淀串聯(lián)質(zhì)譜，bulk RNA-seq，qRT-PCR，流式細胞術等。

研究材料：C57BL/6J小鼠缺血再灌注損傷模型，Fam19a2-/-Ccr2-/-小鼠，小鼠海馬神經(jīng)元細胞系HT122。

研究結果

1.酸刺激減輕肝缺血再灌注損傷

研究者首先構建酸刺激下肝臟缺血再灌注損傷（IRI）小鼠模型，發(fā)現(xiàn)酸刺激可以減少肝組織損傷以及血清標志物水平。但是，使用丁卡因局麻小鼠舌頭或者灌胃檸檬酸不能減少肝損傷和血清標志物水平；NMDAR阻斷劑1（阻斷NMDAR介導的興奮性突觸傳遞）立體定位注射到腹后內(nèi)側(cè)核（VPN）后，酸刺激后IRI肝的血清標志物水平和肝損傷程度無明顯變化，表明神經(jīng)系統(tǒng)在酸刺激減輕IRI過程中起重要作用。此外，小鼠VPN注射示蹤病毒的實驗結果顯示，肝臟以及CG（腹腔神經(jīng)節(jié)）均檢測到熒光，行腹腔神經(jīng)節(jié)切除術能降低IRI肝的組織損傷和血清標志物水平，表明酸刺激減輕肝損傷過程通過腦-CG-肝軸。

圖1-酸通過神經(jīng)減輕小鼠肝臟缺血再灌注損傷

圖2-腦和肝中分布的H129感染神經(jīng)

2.酸刺激通過減少TAFA2產(chǎn)生降低肝IRI

對肝IRI小鼠、酸刺激后肝IRI小鼠及sham（假手術）小鼠的肝臟和CG進行單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序，結果顯示IRI引起肝細胞和神經(jīng)元基因表達譜發(fā)生變化，IRI肝中免疫細胞數(shù)量增加，但酸刺激后IRI樣本中免疫細胞數(shù)量減少。神經(jīng)元較為特異性地表達TAFA2，IRI可引起肝神經(jīng)元TAFA2表達水平增加，但酸刺激使得TAFA2表達水平降到與sham對照組相近水平。實驗發(fā)現(xiàn)鉀離子可引起小鼠海馬神經(jīng)元細胞系HT22顯著高表達TAFA2，使用鉀離子通道抑制劑可減輕肝損傷，支持酸刺激通過神經(jīng)系統(tǒng)減輕肝損傷的假設。進一步的，使用慢病毒敲低神經(jīng)元TAFA2表達水平或使用TAFA2敲基因鼠，發(fā)現(xiàn)IRI引起的肝組織損傷、巨噬細胞浸潤以及血清標志物水平降低，表明TAFA2在肝IRI中有著重要作用。

圖3-酸刺激減少小鼠IRI肝中神經(jīng)細胞Fam19a2表達水平

圖4-Fam19a2敲除或敲低，使得小鼠肝臟缺血再灌注損傷降低

?3.IRI肝中TAFA2與巨噬細胞相互作用

體外實驗發(fā)現(xiàn)TAFA2不引起肝細胞凋亡；snRNA-seq數(shù)據(jù)顯示IRI肝中巨噬細胞比例增加且炎癥相關基因表達水平增加，但在酸刺激組中降低；流式細胞術實驗結果表明，TAFA2與巨噬細胞結合而不與T/B細胞結合，不論是否酸刺激T/B細胞比例無顯著變化，IRI肝中CD11b+F4/80low?巨噬細胞增加而酸刺激可降低該巨噬細胞數(shù)量；TAFA2敲除或敲低抑制IRI肝中巨噬細胞的浸潤，這些結果表明TAFA2促進巨噬細胞活化。體外實驗結果表明，TAFA2可以激活BMDM（骨髓來源巨噬細胞），引起Il1α，Il1β，Il6和Tnfα的表達，這些結果表明TAFA2激活的巨噬細胞介導了肝IRI。

圖5-TAFA2使得IRI中巨噬細胞比例增加，刺激炎性細胞因子的產(chǎn)生

4.TAFA2通過CCR2與巨噬細胞互作

體外實驗表明巨噬細胞上的CCR2是TAFA2受體，CCR2敲除小鼠IRI肝的組織損傷以及巨噬細胞浸潤降低，血清標志物水平降低。TAFA2或CCL2刺激后BMDM的bulk RNA-seq數(shù)據(jù)表現(xiàn)出幾乎一致的轉(zhuǎn)錄組表達譜，粘附、代謝、Ras信號通路相關差異基因表達上調(diào)，代謝和核糖體通路相關基因表達下調(diào)，TAFA2誘導BMDM更高的表達Il1α，Il1β，Il6，Tnfα以及干擾素相關基因，促進巨噬細胞介導的炎癥響應。進一步實驗表明TAFA2促使巨噬細胞介導的炎癥響應主要依賴CCR2，但巨噬細胞上也可能存在其他的TAFA2受體。

圖6-TAFA2與巨噬細胞表面CCR2互作

5.酸刺激減輕人類肝切除術中肝IRI

為了確認酸刺激在人類肝IRI中的作用，研究者進行了開放、隨機、空白對照臨床試驗（ChiCTR2400088096），包含多種良性/惡性肝腫瘤、肝外傷、膿腫、囊腫和包蟲病，由于手術期間門靜脈短暫阻斷以減少肝切除過程中出血，導致肝出現(xiàn)缺血再灌注損傷。干預組33名患者，術前24h開始，每8h給與新鮮的25mM檸檬酸（持續(xù)5min），對照組33名患者不接受酸刺激，剔除6名術中肝缺血超過30min患者以及4名依從性差患者，肝切除術后第1/3/5天對患者肝功能進行評估，結果顯示酸刺激組血清ALT和AST水平顯著低于對照組，高ALT水平（>500 U/L）患者數(shù)量也顯著更低，這些結果表明酸刺激可減輕人類肝切除術引起的肝IRI。

圖7-酸刺激減輕人類肝切除術中肝IRI

研究總結

該研究首次揭示了腦-肝軸在肝臟IRI中的調(diào)控作用，闡明了酸味刺激通過神經(jīng)信號通路緩解肝臟損傷的機制。研究不僅為肝臟IRI的治療提供了新的思路，還為神經(jīng)免疫調(diào)控在其他器官炎癥中的應用奠定了基礎。研究團隊表示，未來將進一步探索神經(jīng)刺激療法在肝臟疾病中的應用，特別是通過調(diào)控腦-肝軸來緩解肝臟炎癥和損傷。此外，研究團隊還將深入研究TAFA2蛋白的作用機制，開發(fā)針對TAFA2-CCR2信號通路的靶向藥物，為肝臟疾病的治療提供更多選擇。