摘要：本期推文跟大家分享的是曹雪涛院士（中国工程院院士、美国医学科学院院士、美国人文与科学院院士、德国科学院院士、英国医学科学院院士、法国医学科学院院士、国际欧亚科学院院士、欧洲分子生物学组织（EMBO）会士，长期从事感染免疫与炎症的基础研究、肿瘤免疫治疗的应用研究
本期推文跟大家分享的是曹雪涛院士（中国工程院院士、美国医学科学院院士、美国人文与科学院院士、德国科学院院士、英国医学科学院院士、法国医学科学院院士、国际欧亚科学院院士、欧洲分子生物学组织（EMBO）会士，长期从事感染免疫与炎症的基础研究、肿瘤免疫治疗的应用研究）于今年10月14日-16日，3天内连续发表的3篇高水平文章。
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2024年10月14日，中国医学科学院曹雪涛团队在Journal of Hematology & Oncology（IF=29.5）在线发表了题为“NPM1 inhibits tumoral antigen presentation to promote immune evasion and tumor progression”的研究论文。该研究发现核磷蛋白NPM1通过抑制肿瘤抗原呈递和营造免疫抑制的肿瘤微环境（TME），在肿瘤免疫逃逸中发挥关键作用。具体而言，NPM1抑制IRF1介导的Nlrc5和Ciita的转录，进而减少肿瘤细胞MHC-I和MHC-II分子的表达，削弱肿瘤的免疫原性。缺乏NPM1的肿瘤表现出CD8+ T细胞和CD4+ T细胞的显著浸润，伴随免疫抑制性细胞的减少，说明NPM1在免疫抑制性TME的形成中具有重要作用。研究结果揭示了NPM1作为肿瘤内在因子在TME重编程和免疫逃逸中的作用，指明了提升免疫治疗效果的潜在靶点。
紧接着，2024年10月16日，曹雪涛院士又联合中国医学科学院秦川以及昌平实验室任仙文等在 Cell Discovery 期刊同期发表了两篇研究论文。
该研究通过分析叙利亚仓鼠SARS-CoV-2感染模型，从严重肺炎到自然恢复的两周内肺部的时空动态，揭示了SARS-CoV-2感染了多种细胞类型，并在早期阶段导致大量细胞死亡，尤其是肺泡巨噬细胞。研究团队识别出一类Slamf9+巨噬细胞，这些细胞由单核细胞衍生而来，在感染后被诱导产生，具有抵抗SARS-CoV-2引起的损伤的能力。Slamf9+巨噬细胞能够包裹病毒，并招募和与Isg12+Cst7+中性粒细胞协同清除病毒。病毒清除后，Slamf9+巨噬细胞进一步分化为Trem2+和Fbp1+巨噬细胞，促进炎症的缓解，并最终补充肺泡巨噬细胞。这一发现通过SARS-CoV-2感染的hACE2小鼠模型验证，并在人体尸检单细胞RNA测序数据中得到确认，表明Slamf9+巨噬细胞及其与中性粒细胞的协同作用在组织损伤修复和炎症消退中发挥重要作用。
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免疫监视在抵御外部病原体、维持组织完整性中具有关键作用，尤其是在COVID-19等肺部传染病对全球健康构成巨大威胁的情况下。尽管已有研究揭示了SARS-CoV-2感染中的免疫和病理机制，但由于样本类型限制及缺乏高分辨率的时空数据，目前对肺部免疫监视的空间调控、病毒清除、炎症解决及组织修复的具体机制了解不足。基于此，组织尺度的高分辨率时空分析结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)为揭示肺内免疫细胞动态重组提供了有力工具，有助于深入理解肺部在抗病毒、炎症反应和组织修复中的免疫机制。
本研究在SARS-CoV-2感染的叙利亚仓鼠模型中应用免疫制图技术，结合高分辨率方法，通过反卷积和共定位分析整合空间转录组学与单细胞RNA测序（scRNA-seq）。研究以25只仓鼠的142,965个细胞和45个肺叶为样本，绘制了从健康状态到感染、严重肺炎直至自然恢复的肺部感染全过程的综合转录组图谱。
1. 仓鼠肺部在SARS-CoV-2感染前后的器官尺度免疫图谱
为揭示SARS-CoV-2感染仓鼠肺部的动态过程，研究者利用免疫制图和空间转录组技术绘制了感染前后肺部的细胞和分子图谱。在45个肺切片的5个时间点上（感染前、急性损伤、急性免疫反应、病毒清除、修复阶段）捕捉到时空变化，分析了单细胞RNA测序数据中的细胞亚群。结果显示了特定细胞类型（如B细胞、T细胞、中性粒细胞）在感染后不同阶段的分布及动态，反映了急性炎症和组织修复的进程。这些数据为SARS-CoV-2感染和免疫反应机制提供了细致的时空图谱。
2. 肺泡DC-T免疫中心的免疫地图揭示
为了整合Stereo-seq提供的空间信息和scRNA-seq提供的细胞信息，研究采用了Redeconve算法进行细粒度的空间去卷积分析，验证了不同细胞亚群与已知组织学定位之间的高度一致性，特别是在SARS-CoV-2感染前后细胞时空模式的变化。通过结合这两种技术，研究识别了11个细胞模块，发现模块3和5呈现淋巴结构特征，且与肺泡中的上皮细胞和巨核细胞共定位。进一步分析揭示，DC-T免疫中心（由Ccr7Ido1树突状细胞、Cd160Cd8 T细胞和Tnfrsf4Cd4 T细胞组成）在SARS-CoV-2感染过程中稳健共定位，且通过趋化因子、共刺激因子和粘附分子与其他细胞类型（如ATI和巨核细胞）存在潜在的细胞间相互作用，可能促进免疫反应。
在生理条件下，肺组织中存在一种免疫中心，其中包括特定的免疫细胞类型，如CCR7 DCs、CD160 CD8 T细胞和TNFRSF4 CD4 T细胞。这些免疫细胞的比例在正常小鼠肺组织中很低（低于1%），但通过免疫荧光染色和流式细胞术得到了验证。此外，基于人类非小细胞肺癌（NSCLC）和COVID-19患者肺部样本的scRNA-seq数据，研究发现CD160 CD8 T细胞在正常对照组中较为丰富，但在NSCLC患者和COVID-19患者中显著减少，提示CD160 CD8 T细胞的缺乏可能与肺部疾病的发生（如肺癌和COVID-19）相关。
3. 肺泡DC-T免疫中心对SARS-CoV-2感染的反应
在SARS-CoV-2感染期间，免疫中心在响应病毒时扩展，主要表现为CD160^+CD8 T细胞与多种免疫细胞（如CCR7^+IDO1 DCs、S100a9^+和SLAMF9^+巨噬细胞、CD38^+ cDC2等）在空间上的共定位，尤其在感染后的不同时间点（d2、d5、d7）表现出密切的动态关联。免疫中心的这种扩展通过配体-受体分析和Stereo-seq切片得到验证，显示出这些细胞直接参与病毒防御。此外，免疫荧光染色和公共scRNA-seq数据进一步支持了CCR7^+ DCs、CD160^+ CD8 T细胞和TNFRSF4^+ CD4 T细胞在SARS-CoV-2感染的肺部免疫反应中的重要作用。
4. 肺部Cd160 Cd8 T细胞的快速扩增以清除SARS-CoV-2感染
Cd160^+CD8^+ T细胞在SARS-CoV-2感染后表现出独特的时间和空间模式，感染第2天和第5天逐渐累积，第7天达到峰值，呈现出耗竭表型。与总T细胞不同，这些细胞高表达颗粒酶基因，低表达Sell，且高表达Cd69和Itgae。它们与多种免疫细胞、肺泡上皮细胞等在肺部具有空间相关性，尤其在感染后与特定类型的巨噬细胞和树突细胞的关联增强。通过scRNA-seq和Stereo-seq数据分析，发现Cd160^+CD8^+ T细胞与病毒RNA共定位，且在肺部局部显示细胞死亡信号Casp3。这些细胞可能通过表达特定配体-受体对，如Ccl5/Ccr5、Cxcl16/Cxcr6等，参与免疫细胞的趋化和粘附，表明它们在抗SARS-CoV-2的免疫反应中发挥重要作用。
5. 感染晚期DC-T免疫中心的恢复
在SARS-CoV-2感染后，第14天仓鼠肺中的病毒RNA几乎消失，肺泡DC-T免疫中心（包含Ccr7^+Ido1^+树突细胞、Cd160^+CD8^+ T细胞和Tnfrsf4^+CD4^+ T细胞）恢复到生理水平，同时免疫浸润和肺损伤也得到缓解。感染早期，Cd160^+CD8^+ T细胞和Slamf9巨噬细胞数量迅速增加，但在病毒清除后恢复正常水平，表明它们在抗病毒反应中发挥重要作用。这些结果表明，基于Cd160^+CD8^+ T细胞的免疫中心能快速识别并响应SARS-CoV-2感染，与其他免疫细胞协同工作，有效清除病毒并恢复免疫稳态。
综上，该研究通过免疫制图技术，详细描绘了仓鼠肺部多种免疫细胞的空间分布及其在SARS-CoV-2感染过程中的时空动态。研究发现，在生理条件下，肺泡DC-T免疫中心发挥关键作用，其中Cd160^+CD8^+ T细胞在感染后的短短两天内迅速响应，并与Slamf9巨噬细胞协同作用，共同清除病毒。这些结果为深入理解肺部免疫监视机制和病毒清除提供了新的见解，并为未来传染病研究及抗病毒疗法的开发提供了宝贵的理论依据。通过结合Stereo-seq和scRNA-seq数据，研究为传染病免疫学领域提供了丰富的空间和时序性数据，具有重要的科学和应用价值。
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来源：鑫鑫聊科学
