技術文章
研究通過單細胞轉錄組測序構建胸腺器官發生分子圖譜
閱讀:458 發布時間:2020-1-1T淋巴細胞是宿主適應性免疫系統中重要的免疫細胞之一,在抵抗病原入侵、維持機體穩態以及抗腫瘤等方面起到*的作用。胸腺是T淋巴細胞發育的必需場所。胎肝或骨髓來源的胸腺定植祖細胞(thymus seeding progenitor, TSP)遷移定植到胸腺后,即為早期胸腺祖細胞(ETP)。ETP在胸腺中經過增殖、特化、T細胞受體重排、陽性選擇和陰性選擇,形成成熟的胸腺細胞即初始T淋巴細胞輸出至外周。
在該過程中,包括上皮細胞及間質細胞在內的胸腺基質細胞對于胸腺細胞的分化成熟發揮了重要作用。由于技術手段制約以及樣品稀缺,對于人類胚胎早T淋巴細胞發生的認識相當匱乏。此外,精準、深入解析人類T淋巴細胞的起源及發育規律,對于指導T淋巴細胞體外再生必將提供重要的理論基礎。
近日,四川大學華西醫院風濕免疫科、罕見病中心、生物治療國家重點實驗室胡洪波研究員組、總醫院第五醫學中心劉兵研究員組與暨南大學基礎醫學院蘭雨研究員組合作,在人類T細胞起源和胸腺器官發生方面取得重要進展。
該研究*通過單細胞轉錄組測序構建了人類胚胎早期T淋巴細胞發育以及胸腺器官發生的分子圖譜。
研究人員針對人類胚胎胸腺器官發生階段(8-10周)的細胞,利用高通量單細胞轉錄組測序,鑒定出造血、上皮、間質和內皮等四個主要細胞群體,進一步將造血細胞分為10個亞群,分別為:三個ETP亞群,三個T細胞前體亞群,以及固有淋巴細胞、巨噬細胞、樹突細胞和肥大細胞亞群等。
通過比較胚期 ETP(主要來源于8周)和胎期 ETP(主要來源于9、10周)的差異表達基因,推斷在胸腺內血管形成(8周)前后,造血祖細胞可能通過不同的方式遷入胸腺。研究人員通過體外培養,證實CD7+ETP(Lin-CD45+CD34+CD1a-CD7+)除了具有T細胞潛能之外,仍具有髓系、B和NK的多系分化潛能,這與成體CD7+ETP僅具有T和NK的分化潛能不同。
此外,研究人員通過將胸腺ETP與不同發育階段生血位點、造血位點和循環血中的淋系祖細胞進行聯合分析,發現ETP與相近發育階段胎肝中淋系祖細胞相似;并且重新分為兩個亞群:更相似者具有更靜息的細胞周期特征(TSP-like ETP),而另一個亞群處于更活躍的細胞周期狀態(proliferating ETP)。與TSP-like ETP在發育軌跡上重疊的那部分淋系祖細胞則被定義為TSP。
研究表明,在早于胸腺器官發生的胚胎發育階段,進一步在轉錄組水平實現了對于早在5周左右的主動脈-性腺-中腎區淋系祖細胞的群體捕獲和分子特征分析。此外,作者還深入分析了人胚胸腺中和 T淋巴細胞早期特化過程中的不同基因調節模式;解析了胸腺上皮細胞(Thymic epithelial cell, TEC)早期分化事件。
為了闡明胸腺中微環境細胞成分對造血細胞的潛在調控作用,研究人員利用受配體分析預測了上皮、間質、內皮細胞群體與不同造血細胞群體之間潛在的相互作用;利用多色免疫熒光證實間質細胞分泌產生IGF2,可能調控表達IGF1R的造血祖細胞定向T淋巴細胞發育。