单细胞技术应用 免疫性疾病篇
探索免疫机制
免疫反应的效率取决于参与免疫过程中高异质性免疫细胞的协同。单细胞技术可用于分析免疫细胞亚群和细胞间网络（图 2-2），探索免疫系统作用机制以及不同个体、物种的差异。
1）利用单细胞技术探索不同组织免疫细胞的特征。对肺、淋巴结、骨髓和血液中分离的人类 T 细 胞进行 scRNA-seq[Szabo PA et al. Nat Commun. 2019] 发现，免疫细胞具有高异质性和不同的功能 反应，不同组织位置上人类 T 细胞的持久性和功能各具差异。对斑马鱼的免疫成分单细胞研究[表 2-6] 为群体进化的研究提供了参考。
2）利用单细胞技术发现新细胞类型和细胞状态[Nguyen A et al. Front. Immunol. 2018]。对数 百个扁桃体先天性淋巴细胞（ILC）和自然杀伤细胞（NK）进行单细胞转录组测序发现[Björklund Å.Ket al. Nat. Immunol. 2016]，细胞可分为 ILC1、ILC2、ILC3 和 NK 四类，而 ILC3 细胞亚群可以被继 续分为三个亚群。Villani 等人[Villani A.-C et al. Science. 2017]对健康人细胞的 scRNA-seq 发 现，占比 2-3%的树突细胞亚群可以进一步区分为浆细胞样树突细胞和 CD1C 传统树突细胞。
图 2-2 免疫学中的单细胞基因组学
[Stubbington MJT et al. Science. 2017]
表 2-6 斑马鱼免疫细胞单细胞研究
免疫性疾病研究
观察免疫细胞在健康和病理环境中的组成和发展轨迹，有助于了解人类疾病的发生和发展[Anna Metal. Essays Biochem. 2019]。对脾脏和血液进行 scRNA-seq 发现，小鼠和人在器官和物种之间 存在相似性（图 2-6）[Crinier A et al. Immunity. 2018]，为利用小鼠来研究人类生理学和疾病奠定了理论基础。炎性肠病（IBD）患者结肠间充质细胞的 scRNA-seq 数据[Kinchen J et al. Cell. 2018]，确认了肠间质通过重塑而促进了 IBD 炎症和功能障碍。Lonnberg 基于 scRNA-seq 重建了疟疾模 型小鼠 Th1 和 Tfh 细胞的发育轨迹[Lonnberg T et al. Sci. Immunol. 2017]，并证明了 Galectin-1
（半乳糖凝集素 1）在支持 Th1 分化中的 T 细胞内在作用。此外，针对一些药物适用于多种免疫性疾病 的现象，单细胞技术有助于了解不同免疫性疾病之间的共性。
免疫性疾病临床诊疗
免疫性疾病的单细胞研究可以为临床诊断和治疗提供重要的理论依据。Yu Y 等人对小鼠骨髓祖细 胞进行单细胞 RNA 测序[Yu Y et al. Nature. 2016]，发现了 PD-1 高表达的先天性淋巴细胞（PD-1hi- ILC）。在小鼠流感感染模型中注射缺乏 PD-1 抗体的 PD-1hi-ILCs 后，细胞因子水平降低并阻断了木瓜 蛋白酶诱导的急性肺部炎症。对小鼠和人关节炎模型的 scRNA-seq 数据研究中发现，多细胞类型的网 络中心具有丰富的与关节炎相关的基因变异，可以优先作为靶点[Gawel, D et al. Genome Med 2019]。 结合单细胞基因组学、新兴的空间方法、免疫组库分析、多重免疫表型以及已建立的功能分析方 法，将从根本上改变对感染、自身免疫、过敏和炎症中免疫功能和功能障碍的认识，并推动治疗进展[Stubbington MJT et al. Science. 2017]。
