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颠覆认知!石莉红等确定个体发育过程中红系前体中的免疫倾向群体

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非免疫细胞可以具有有助于健康发育的免疫调节作用。然而,人类个体发育过程中红细胞免疫调节功能的分子和细胞机制仍然难以捉摸。

2022年6月27日,中国医学科学院血液学研究所血液病医院,军事科学院,暨南大学等多单位合作,石莉红,刘兵,周家喜及兰雨共同通讯在Nature Immunology在线发表题为“Single-cell transcriptomic analysis identifies an immune-prone population in erythroid precursors during human ontogenesis”的研究论文,该研究对来自人类卵黄囊、胎儿肝脏、早产脐带血 (UCB)、足月 UCB 和成人骨髓 (BM) 的红系细胞的综合单细胞转录组学研究确定了具有不同分化轨迹的红系前体的经典和免疫亚群。

在整个人类个体发育过程中,从卵黄囊到成年 BM 都存在免疫红系细胞,但在体外无法从人类胚胎干细胞中产生。与经典红系前体相比,这些免疫红系细胞具有双重的红系和免疫调节网络,表现出免疫调节功能,并且与各种先天性和适应性免疫细胞的相互作用更频繁。总之,该研究结果为免疫红细胞的性质及其在发育和疾病中的作用提供了重要的见解。


人类红系发育在个体发生过程中受到顺序调节和紧密协调。原始红系细胞在人类妊娠 3-4 周时在卵黄囊 (YS) 中产生。这些原始红细胞表达胚胎血红蛋白 (ζ2ε2) 并进入循环而不进行去核。在 5-6 周时,胎儿肝脏 (FL) 成为主要的造血部位,最终红细胞在此大量增殖并产生去核红细胞。这伴随着从胚胎到胎儿珠蛋白表达的转变(ζ2ε2 到 α2γ2)。从 FL 到 BM 作为主要造血部位的转变在人类胎儿大约 10-11 周开始,并伴随着从胎儿到成人血红蛋白表达的转变(从 α2γ2 到 α2β2)。

红细胞的基本功能通常被定义为在全身运输氧气。然而,除了作为惰性氧载体的这一功能外,越来越多的证据(主要在小鼠中)表明有核 CD71+ 红细胞在发育和疾病过程中参与免疫反应。这些细胞参与 FL 中的母体耐受性和胆管发育。它们还限制对细菌或病毒感染和新生儿肠道微生物组定植的免疫反应,并抑制晚期肿瘤的免疫监视。


来自 YS、FL 和新生儿 UCB 的红系前体是异质的(图源自Nature Immunology )

尽管已经使用单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 研究了 FL 中红系祖细胞或 FL、人类 UCB 和 BM 中的前体的特征,但这些有核红系前体在人类个体发育过程中发展免疫调节特性的时间点(和多长时间)仍有待确定。此外,尚不清楚是否所有有核红系前体或仅特定亚群都具有这些免疫调节功能。

在这项研究中,对个体发育期间从多个造血部位(YS、FL、早产 UCB (PT-UCB)、足月 UCB 和成人 BM)收集的人类红系前体进行了 scRNA-seq 分析。该研究确定了一个早在胚胎阶段就出现并在成人中持续存在的免疫红细胞亚群。该研究进一步描述了这些免疫红细胞的发育阶段特异性特征及其免疫调节功能。

参考消息:

https://www.nature.com/articles/s41590-022-01245-8

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