9月12日，在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表的一項(xiàng)最新研究中，研究人員首次成功構(gòu)建了覆蓋組織範(fàn)圍最廣、時(shí)間跨度最長(zhǎng)、採(cǎi)樣密度最高的人類免疫細(xì)胞發(fā)育圖譜，達(dá)到了前所未有的規(guī)模和精度。更值得注意的是，研究人員鑑定出了一群廣泛存在於多個(gè)組織臟器的促血管生成巨噬細(xì)胞，以及一群在中樞神經(jīng)系統(tǒng)外的類小膠質(zhì)細(xì)胞。
該研究將有力推動(dòng)免疫學(xué)和發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。中國(guó)科學(xué)院院士、廈門(mén)大學(xué)教授韓家淮評(píng)價(jià)道：「該研究拓展了人們對(duì)人體免疫發(fā)育特別是巨噬細(xì)胞多樣性、分化和功能的認(rèn)知，有助於深入理解免疫系統(tǒng)的功能和調(diào)控機(jī)制，為疾病診斷、免疫治療和新療法開(kāi)發(fā)提供重要的基礎(chǔ)?！?/p>
這一成果由中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱「深圳先進(jìn)院」）合成生物學(xué)研究所李漢傑課題組聯(lián)合深圳市寶安區(qū)婦幼保健院、深圳大學(xué)、上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等單位共同完成。深圳先進(jìn)院為論文第一單位，該研究工作依託深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施完成。
構(gòu)建「4K級(jí)」免疫細(xì)胞時(shí)空?qǐng)D譜
在人體這臺(tái)「不停運(yùn)轉(zhuǎn)」的機(jī)器開(kāi)啟之初，免疫細(xì)胞便開(kāi)始了快速的增殖、分化和遷移，這為研究組織器官區(qū)域免疫特性的形成與發(fā)展提供了獨(dú)特的時(shí)間窗口。在該研究中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)自主搭建的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序平臺(tái)對(duì)發(fā)育中的30萬(wàn)個(gè)免疫細(xì)胞進(jìn)行「解碼」，成功構(gòu)建了研究領(lǐng)域內(nèi)組織範(fàn)圍最廣、時(shí)間跨度最大、採(cǎi)樣密度最高的高解像度人類免疫系統(tǒng)發(fā)育圖譜。
「我們對(duì)大量的樣本進(jìn)行了無(wú)差別單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，這個(gè)技術(shù)的好處就是在不知道樣本是哪一類細(xì)胞亞型時(shí)，可以直接通過(guò)它的基因表達(dá)譜來(lái)推斷細(xì)胞種類，這樣我們能夠更好地發(fā)現(xiàn)未知的細(xì)胞類群」，文章通訊作者李漢傑研究員解釋道。
研究團(tuán)隊(duì)鑑定了11種主要的免疫細(xì)胞類型，對(duì)每一種主要的免疫細(xì)胞類型進(jìn)行了更細(xì)緻的分類，最終註釋得到包括15種巨噬細(xì)胞在內(nèi)的56種免疫細(xì)胞亞型，並將它們的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化軌跡精準(zhǔn)的描繪在圖譜中。
據(jù)了解，研究人員針對(duì)這一圖譜開(kāi)發(fā)了一個(gè)共享的可視化平臺(tái)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以公開(kāi)查詢，以便更多的研究人員對(duì)該數(shù)據(jù)集進(jìn)行探索，共同推動(dòng)免疫學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展。
發(fā)現(xiàn)細(xì)胞「新類型」 刷新教科書(shū)
巨噬細(xì)胞是一類分佈廣泛且多才多藝的免疫系統(tǒng)成員。它們既是身體的"清潔隊(duì)"，通過(guò)吞噬細(xì)胞殘骸和廢物來(lái)清除病原體和有害物質(zhì)；同時(shí)也是免疫系統(tǒng)的"哨兵"，通過(guò)釋放細(xì)胞因子等信號(hào)來(lái)告知其他免疫細(xì)胞有外來(lái)入侵物質(zhì)，準(zhǔn)備應(yīng)戰(zhàn)。此外，巨噬細(xì)胞還可以感知周?chē)h(huán)境的變化，根據(jù)器官的需求來(lái)維持身體的穩(wěn)態(tài)。
小膠質(zhì)細(xì)胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最主要的巨噬細(xì)胞，在傳統(tǒng)認(rèn)知中只存在於腦和脊髓，不會(huì)在其他器官或組織中出現(xiàn)。然而事實(shí)並非如此！研究團(tuán)隊(duì)觀察發(fā)現(xiàn)，在發(fā)育時(shí)期，有一類細(xì)胞形態(tài)、特徵蛋白表達(dá)、轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜都與小膠質(zhì)細(xì)胞非常相似的特殊細(xì)胞亞群，廣泛分佈在中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的多個(gè)組織中（包括表皮、心臟和睪丸），科研團(tuán)隊(duì)將其命名為「類小膠質(zhì)細(xì)胞」。
「類小膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)，將會(huì)打破『小膠質(zhì)細(xì)胞僅存在於中樞神經(jīng)系統(tǒng)』這一固有認(rèn)知」，李漢傑研究員表示。
探究免疫細(xì)胞更多「技能點(diǎn)」
那麼，新發(fā)現(xiàn)的免疫細(xì)胞類型有何功能？
由於類小膠質(zhì)細(xì)胞在表皮中最為富集，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了它們?cè)诒砥そM織中的功能，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)類小膠質(zhì)細(xì)胞主要集中在胚胎背部，與神經(jīng)嵴細(xì)胞呈現(xiàn)出相類似的分佈模式。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，在神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)育成黑色素細(xì)胞的過(guò)程中，表皮的類小膠質(zhì)細(xì)胞起了調(diào)節(jié)控制的作用。
「有意思的是，我們還在多個(gè)組織中都鑑定到了一群高表達(dá)促血管生成基因的巨噬細(xì)胞，並且在不同組織中都具有相似的基因表達(dá)譜，且均定位在胚胎器官的血管附近」，李漢傑研究員說(shuō)道，研究團(tuán)隊(duì)在體外實(shí)驗(yàn)中也驗(yàn)證了這群細(xì)胞具有促進(jìn)血管生成的能力，並將這群細(xì)胞命名為「促血管生成巨噬細(xì)胞」。
該類細(xì)胞與腫瘤中的促血管生成細(xì)胞有著高度相似的基因表達(dá)模式，這一發(fā)現(xiàn)可能為腫瘤的發(fā)生機(jī)制研究，及其潛在的治療策略制定提供新思路。
該研究大大擴(kuò)展了巨噬細(xì)胞的「技能點(diǎn)」：它們不僅僅在體內(nèi)有著吞噬異物、維持穩(wěn)態(tài)等作用，在胚胎發(fā)育過(guò)程中還能影響人體神經(jīng)嵴細(xì)胞分化，助力誘導(dǎo)血管生成等「推陳出新」的功能?！高@一工作為相關(guān)區(qū)域的疾病發(fā)生發(fā)展、免疫療法的開(kāi)發(fā)以及發(fā)育生物學(xué)的深入研究提供有益的指導(dǎo)?！怪袊?guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授田志剛評(píng)價(jià)道。
論文共同第一作者王澤帥介紹，在研究課題開(kāi)展過(guò)程中，尤其是在單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組建庫(kù)前的細(xì)胞分選及建庫(kù)早期的關(guān)鍵步驟中需要使用大量384孔板，深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的自動(dòng)化、高通量平臺(tái)發(fā)揮了不可替代的作用。
「在研究過(guò)程中，僅需要兩到三名工作人員就能夠在一天內(nèi)製備上千塊孔板，且每一塊均能夠按照實(shí)驗(yàn)要求添加細(xì)胞裂解液和引物，從而保證了實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重複性。」王澤帥說(shuō)，合成生物大設(shè)施高效的工作方式使研究工作得以快速推進(jìn)。研究團(tuán)隊(duì)期待未來(lái)能夠繼續(xù)與大設(shè)施合作，在相關(guān)領(lǐng)域取得更多突破，為解決重大科學(xué)問(wèn)題和應(yīng)對(duì)國(guó)家發(fā)展需求提供助力。（記者 林麗青 通訊員 趙梓杉）
電話：（香港）852-2564 0768
（深圳）86-755-83518792 83517835 83518291
地址：香港九龍觀塘道332號(hào)香港商報(bào)大廈
