肺是合手续显现于外界刺激的器官，肺部的免疫监测功能关于快速灵验地反馈病原体刺激以激活宿主免疫应答至关弘大。肺部免疫功能对相背各式肺部疾病引起的肺部挫伤至关弘大，包括、肺癌、哮喘和慢性陡立性肺病等，因此自慰 女孩，筹议东说念主员垂危需要进展肺部免疫功能的细胞和分子基础，果决可用于诊治场地以增强肺部抗感染才调的枢纽细胞和分子，并进一步探究肺部免疫细胞若何进活动态的时空谐和以吩咐感染、断根病原体并消退炎症、收复稳态，进而鼓励肺部疾病关系免疫疗法的开荒。

2024 年 10 月 16 日，南开大学、中国医学科学院/北京协和医学院、深圳华大生命科学筹议院、昌平实践室及广州实践室等多单元谐和，曹雪涛、汪建、刘龙奇、秦川和任仙文等团队谐和在Cell Discovery上背靠背在线发表了两篇题为「Single-cell spatiotemporal analysis reveals alveolar dendritic cell-T cell immunity hubs defending against pulmonary infection」[1] 和「Single-cell spatiotemporal analysis of the lungs reveals Slamf9+ macrophages for viral clearance and inflammation resolution」[2] 的 筹议论文。

为了揭示组织中的细胞动态 特征，筹议东说念主员树立一种高永别率免疫制图（immunocartography）手艺体系，即通过反卷积算法 Redeconve、空间共定位分析和 Louvain 聚类分析对高永别率空间转录组测序（Stereo-seq）数据和单细胞转录组测序（scRNA-seq）数据进行整合分析，以全面画图组织内各式细胞亚群的时空细胞图谱，进而为组织内免疫动态机制的贯通提供新的陈迹。

基于东说念主体样本的多项筹议已为 SARS-CoV-2 感染的免疫和病理机制提供了弘大成见，然则这些基于尸检、外周血和支气管肺泡灌洗液样本的筹议无法贯通对病毒断根和炎症消退至关弘大的原位细胞和分子事件。因此，为了探究肺部病毒感染和病毒断根总共流程中的细胞和分子时空动态特征，筹议东说念主员树立 SARS-CoV-2 感染金黄地鼠的模子，共取得五个时候点 142， 965 个细胞的 scRNA-seq 数据，以及 45 张空间转录组芯片（9 张/时候点），并愚弄免疫制图手艺画图了 SARS-CoV-2 感染前（d0）、急性组织挫伤期（d2）、免疫应答期（d5）、病毒断根期（d7）以及炎症消退和组织开荒期（d14）金黄地鼠肺组织的时空动态图谱。

图 1. SARS-CoV-2 感染前后金黄地鼠肺组织的单细胞时空特征分析 [1]

基于 d0 空间组芯片的 Louvain 收汇注类分析，筹议东说念主员细目了生理状况下肺部存在的 11 个多细胞模块，并发现由 Ccr7+Ido1+ DC、Cd160+Cd8+ T 细胞和 Tnfrsf4+Cd4+ T 细胞构成的定位于肺泡区域的 DC-T 免疫核心（alveolar DC-T immunity hub），在生理状况的肺部存在的频率小于 1%。这三群枢纽细胞亚群在 SARS-CoV-2 感染的总共流程中均具有很强共定位，构成了较为褂讪的免疫功能模块。在病毒感染早期（两天），肺泡 DC-T 免疫核心的数目和大小即显赫彭胀，与包括 Slamf9+ 巨噬细胞在内的多种免疫细胞的空间共定位显赫增强，辅导 DC-T 免疫核心在肺部吩咐病毒感染时彭胀和招募以断根肺部病毒的特征，篡改了细胞免疫一般需要一周阁下对未知抗原阐述作用的传统意志。为了分析不同细胞亚群之间潜在的细胞间相互作用，筹议东说念主员进行了 CellChat 分析，发现 Cd160+Cd8+ T 细胞与 Slamf9+ 巨噬细胞存在复杂相互作用， 可能通过 Ccl5/Ccr5、Cxcl16/ Cxcr6、Cxcl10/ Cxcr3、Cxcl11/ Cxcr3、Cd160/Tnfrsf14 等配受体阐述招募和功能调控的作用。

图 2. 肺泡 DC-T 免疫核心的果决与细胞互作贯通 [1]

接下来，筹议东说念主员通过免疫荧光染色考据了 SARS-CoV-2 感染前后 hACE2 小鼠肺组织切片中 CD4、CD8、CD11c 和 CCR7 的空间共定位结构的存在，辅导了这种 CD4+ T 细胞、CD8+ T 细胞和 CCR7+DC 的多细胞聚首结构在肺部免疫监视和快速反馈肺部病毒感染中的作用。在病毒感染两周后，肺泡 DC-T 免疫核心则又收复了与生理状况访佛的水平。终末，筹议东说念主员在东说念主类肺组织样本和 COVID-19 患者尸检样本 scRNA-seq 公开数据贯串考据了肺泡 DC-T 免疫核心中的枢纽细胞亚群的存在，进一步诠释了该发当今肺部免疫驻守机制中的弘大性。

在第二篇著述中，筹议东说念主员进一步贯通了所果决到的一群在肺部急性感染阶段由单核细胞生息的 Slamf9+ 巨噬细胞新亚群的特征和功能。Slamf9+ 巨噬细胞有极高的病毒检出率，在感染时间保合手活跃增殖，其与中性粒细胞的空间散播关系性从 d5 到 d7 显赫增多。为了进一步果决巨噬细胞和中性粒细胞之间的相互作用，筹议东说念主员通过 CellChat 进行配体受体分析，发现 Slamf9+巨噬细胞可能通过 PECAM 阶梯、CCL 阶梯、CD80 阶梯、IL-10 阶梯等与不同的中性粒细胞亚群相互作用。凭据 Stereo-seq 数据，还不错不雅察到代表性配体受体基因 Pecam1/Cd38、Ccl5/Ccr5、Ccl8/Ccr1、Cd80/Cd274 和 Il10/Il10ra+Il10rb 等的空间共抒发，辅导 Slamf9+ 巨噬细胞可能召募并与中性粒细胞相互作用以断根病毒。在流感病毒感染 C57BL/6 小鼠后第 5 天，从肺组织平分离出的 SLAMF9 hi 巨噬细胞的病毒载量显然高于 SLAMF9 lo 巨噬细胞，且 SLAMF9 hi 巨噬细胞抒发更高水平的搅扰素-β（Ifnb1），这进一步标明肺部的 Slamf9+ 巨噬细胞具有断根和相背病毒感染的潜在功能。

基于空间转录组数据，筹议东说念主员发现一群外周血开头的 Isg12+Cst7+ 中性粒细胞在空间上鉴别病毒基因，而其他类型的中性粒细细胞相对病毒基因的空间距离更近，这辅导了 Isg12+Cst7+ 中性粒细胞可能具有断根周围病毒或病毒感染细胞的潜在功能。Isg12+Cst7+ 中性粒细胞还抒发 Cd274 和 Il10rb，可能与活化的细胞毒性 T 细胞和 Slamf9+ 巨噬细胞相互作用，共同树立感染晚期炎症消退微环境。

要而论之，该筹议针对肺部免疫监视、病毒断根、炎症消退、组织开荒的时空调控问题，愚弄免疫制图手艺（immuniocartography）以新冠病毒感染的金黄地鼠为模子，在单细胞永别率和全肺程序揭示了肺部在生理条目下、病毒峰值期、病毒断根期、炎症消退期的免疫时空变化，揭示了肺部特等的免疫微结构即由 DC-T 构成的免疫核心偏激在感染极早期阐述的枢纽作用，揭示了单核细胞开头的新式巨噬细胞亚群 Slamf9+ 巨噬细胞偏激在病毒断根和炎症消退中的作用和潜在机制，揭示了 Cst7+ 中性粒细胞在病毒断根中的作用和潜在机制。关系发现关于意志肺部免疫稳态与免疫反馈具有弘大参考意念念。

图 3.Slamf9+ 巨噬细胞的特征及与中性粒细胞的互作 [2]

在病毒断根后（d14），CellRank 分析标明 Slamf9+ 巨噬细胞可能分化为在 d14 的肺组织中特异性富集的 Trem2+ 和 Fbp1+ 巨噬细胞。TREM2 和 FBP1 的抒发已知可退换巨噬细胞的代谢状况和功能，以缓解炎症和组织开荒。RNA velocity 和 Monocle2 分析均标明了从 Trem2+ 和 Fbp1+ 肺泡巨噬细胞到组织驻留的 Cd36+ 肺泡巨噬细胞的时序变化，且陪同纤维化和炎症关系基因（Trem2、Spp1、C1qa、Fcgr2b、Tnf 等）的下调以及稳态关系基因（即 Marco、Cd36 等）的上调，辅导了炎症消退和组织开荒的特征。筹议东说念主员通过免疫荧光染色在 SARS-CoV-2 感染的 hACE2 小鼠的肺组织中考据了在感染晚期 TREM2+ 和 FBP1+ 巨噬细胞亚群的存在，并在东说念主类 COVID-19 尸检 scRNA-seq 公开数据贯串进一步进行了证据。

总之，第一篇著述发现了由 Ccr7+Ido1+ 树突状细胞、Cd160+Cd8+ T 细胞和 Tnfrsf4+Cd4+ T 细胞在生理上共定位构成的肺泡 DC-T 免疫核心。这些免疫核心简略飞速对肺部感染作念出反馈，并在 Slamf9+ 巨噬细胞的匡助下罢了病毒的断根。第二篇著述发现 Slamf9+ 巨噬细胞新亚群在感染时间简略召募并与中性粒细胞相互作用以协同断根病毒，并在感染晚期转动为 Trem2+ 和 Fbp1+ 肺泡巨噬细胞以促进炎症消退和组织挫伤开荒。这两项筹议画图了病毒感染前后多时候点的金黄地鼠肺组织的时空动态图谱，揭示了病毒感染流程中肺部免疫与炎症的细胞与分子基础，辅导了在生理状况下，肺部 T 细胞可能与 DC 酿成特等生态位以共同阐述免疫监视的作用，在感染早期飞速招募、谐和其他免疫细胞以反馈病毒感染，揭示了在传统意念念上的恰当性免疫 T 细胞应答入手之前，T 细胞在感染免疫早期也具有叛逆感染的弘大功能，可动作阐述免疫监视功能的生态位的细胞基础以确保肺部对病毒感染的快速应答。此外，对 Slamf9+ 巨噬细胞新亚群的果决为精准长入肺组织挫伤、病毒断根、炎症消退和免疫稳态的机制提供了新陈迹，对针对性开荒肺部抗感染免疫疗法具有弘大的意念念。北京大学张泽民院士对该责任进行了额外点评 [3]，强调了肺部 DC-T 免疫核心在感染与肿瘤中的枢纽作用。

图 4. 肺泡 DC-T 免疫核心的构成和反馈肺部感染的时空动态特征

（图源 Research Communities by Springer Nature）

[1] https://www.nature.com/articles/s41421-024-00734-4

[2] https://www.nature.com/articles/s41421-024-00733-5

[3] https://www.nature.com/articles/s41422-024-01036-w

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