厚积薄发！暨南大学刘兵等首次系统发现巨噬细胞的发育过程及起源

巨噬细胞是在胚胎发育过程中出现的新生免疫系统的第一批细胞。在小鼠中，胚胎巨噬细胞浸入发育中的器官，在那里它们共生地分化为组织驻留巨噬细胞（TRM）。但是，我们对人类胚胎中巨噬细胞的起源和专业化的理解是有限的。

2020年5月20日，暨南大学刘兵，兰雨及南洋理工大学Florent Ginhoux共同通讯在Nature 在线发表题为“Deciphering human macrophage development at single-cell resolution”的研究论文，该研究从Carnegie第11至23阶段的人类胚胎中分离了CD45 +造血细胞，并通过单细胞RNA测序对它们进行了转录组分析，然后对 CD45+CD34+CD44+ 卵黄囊来源的髓样偏向祖细胞进行功能表征（ YSMPs）。该研究还绘制了跨多个解剖部位的巨噬细胞异质性，并鉴定了不同的子集，包括各种类型的胚胎组织驻留巨噬细胞（TRM）（在头部，肝脏，肺和皮肤中）。

该研究进一步使用转录组学和发育分期信息，从卵黄囊来源的原始巨噬细胞或YSMP来源的胚胎肝单核细胞追踪了组织驻留巨噬细胞（TRM）的规格轨迹。最后，研究人员评估了胚胎TRM与成年TRM之间的分子相似性。该研究的数据代表了人类胚胎发生过程中早期巨噬细胞发育的时空动力学的全面表征，为人类TRMs的发育和功能的未来研究提供了参考。

尽管巨噬细胞以其免疫功能而闻名，但有越来越多的证据表明它们还具有其他作用，包括调节造血微环境，影响代谢，介导组织修复和监督胚胎组织的成熟。这些不同的作用通过其不同的个体发育途径得以反映，一些组织驻留巨噬细胞（TRM）来自成年骨髓衍生的造血干细胞（HSC），而另一些则是在胚胎造血前体的早期发育中指定的。

哺乳动物的胚胎造血过程是一个复杂的过程，涉及多个时间重叠的程序。小鼠的命运映射研究表明，巨噬细胞在胚胎造血过程中比功能性HSCs发育得更早，最早的祖细胞至少在两个不同的波中出现在卵黄囊中：早期的c-Myb独立性原始波；在胚胎第E7.5日产生，随后的c-Myb依赖性红血球样祖细胞（EMP）波。第一波中的祖细胞原位分化为巨噬细胞，这些巨噬细胞迁移到脑部，这是小胶质细胞的主要来源。第二波祖细胞最初被定义为EMPs，原位分化为巨噬细胞，也迁移到胎儿肝脏，产生了多个谱系，包括单核细胞，它们将迁移到不同的发育组织中并在出生前分化为TRMs。

尽管已经详细描述了小鼠胚胎巨噬细胞的特征和发育，但在人类中尚未充分了解它们。第一个功能性HSC出现在Carnegie阶段（CS）14的主动脉-性腺-中肾区域，而肝脏中的第一个HSC出现在CS17。然而，由于难以获得早期人类胚胎进行研究，并且由于常规方法无法准确地分析分离出的极少数早期胚胎细胞，因此进一步的进展受到了阻碍。

在这项研究中，研究人员介绍了流产后获得的八个早期人类胚胎的发现，从中分离出一系列组织，然后对CD45 +造血细胞群体进行单细胞RNA测序（scRNA-seq）。这使研究人员能够研究人类胚胎造血的时空分布和动态过程，从而回答有关人类巨噬细胞起源的问题。

该研究发现，从Carnegie第11至23阶段的人类胚胎中分离了CD45 +造血细胞，并通过单细胞RNA测序对它们进行了转录组分析，然后对CD45 + CD34 + CD44 +卵黄囊来源的髓样偏向祖细胞进行功能表征（ YSMPs）。该研究还绘制了跨多个解剖部位的巨噬细胞异质性，并鉴定了不同的子集，包括各种类型的胚胎组织驻留巨噬细胞（TRM）（在头部，肝脏，肺和皮肤中）。

该研究进一步使用转录组学和发育分期信息，从卵黄囊来源的原始巨噬细胞或YSMP来源的胚胎肝单核细胞追踪了组织驻留巨噬细胞（TRM）的规格轨迹。最后，研究人员评估了胚胎TRM与成年TRM之间的分子相似性。该研究的数据代表了人类胚胎发生过程中早期巨噬细胞发育的时空动力学的全面表征，为人类TRMs的发育和功能的未来研究提供了参考。

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2316-7