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多尺度組學(xué)揭示慢性鼻竇炎免疫–上皮互作新機(jī)制

瀏覽次數(shù):188 發(fā)布日期:2025-11-18  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
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這篇發(fā)表于《Immunity》2025年9月的研究《Multi-scaled transcriptomics of chronically inflamed nasal epithelium reveals immune-epithelial dynamics and tissue remodeling in nasal polyp formation》系統(tǒng)整合了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組(scRNA-seq)與空間轉(zhuǎn)錄組(NanoString GeoMx DSP)兩種技術(shù),從不同層面解析了慢性鼻竇炎(CRS)尤其是伴鼻息肉(CRSwNP)的免疫-上皮互作與組織重塑機(jī)制。該研究不僅為鼻息肉的病理機(jī)制提供了全新的細(xì)胞與空間維度理解,也展示了多組學(xué)整合在復(fù)雜炎癥研究中的巨大潛力。

研究背景

慢性鼻竇炎(Chronic Rhinosinusitis, CRS)是一種常見且復(fù)雜的慢性炎癥性疾病,影響全球約12%的人群。根據(jù)是否伴有鼻息肉(Nasal Polyp, NP),可分為CRSsNP(無息肉型)CRSwNP(伴息肉型)。后者通常伴隨嗜酸粒細(xì)胞浸潤(rùn)和Th2型免疫反應(yīng),表現(xiàn)為反復(fù)鼻塞、嗅覺喪失及復(fù)發(fā)性炎癥。

然而,免疫細(xì)胞與鼻上皮之間的互作機(jī)制一直不清楚:是什么觸發(fā)了免疫反應(yīng)失衡?上皮細(xì)胞又如何響應(yīng)炎癥信號(hào)發(fā)生結(jié)構(gòu)重塑?為此,來自哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)和俄亥俄州立大學(xué)等多中心團(tuán)隊(duì)合作,構(gòu)建了迄今為止最全面的慢性鼻竇炎單細(xì)胞與空間轉(zhuǎn)錄組圖譜,系統(tǒng)揭示免疫-上皮互作如何推動(dòng)鼻息肉形成。


實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與技術(shù)手段

單細(xì)胞測(cè)序技術(shù):對(duì)來自健康者、CRSsNP、CRSwNP的組織進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNA-seq),解析免疫細(xì)胞(CD4⁺T、CD8⁺T、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等)與上皮細(xì)胞(基底、纖毛、tuft細(xì)胞等)亞群組成和狀態(tài)。

DSP空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù):在超過100例樣本(61 CRSwNP、45 CRSsNP、7對(duì)照)上應(yīng)用 GeoMx Digital Spatial Profiler(DSP)全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序平臺(tái),結(jié)合PanCK/CD45/CD68抗體進(jìn)行細(xì)胞類型區(qū)分與ROI選取,實(shí)現(xiàn)空間層面的驗(yàn)證。

圖片單細(xì)胞解析+空間驗(yàn)證策略,使研究既保留了單細(xì)胞的高分辨率,又獲得了真實(shí)組織層面的空間互作信息

關(guān)鍵發(fā)現(xiàn):免疫–上皮的協(xié)同重塑網(wǎng)絡(luò) 

1.免疫調(diào)節(jié)型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)嗜酸粒細(xì)胞募集

在CRSwNP組織中,巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)免疫調(diào)節(jié)型(M2-like)特征,表達(dá)MRC1、VEGFA、CCL13和CCL18。這些趨化因子在空間層面與嗜酸粒細(xì)胞標(biāo)志基因呈顯著共定位,提示巨噬細(xì)胞可能通過CCL13/CCL18軸招募嗜酸粒細(xì)胞進(jìn)入上皮層,從而放大炎癥反應(yīng)。
 

圖片巨噬細(xì)胞狀態(tài)適應(yīng)和MC富集與CRSwNP中2型炎癥相關(guān)

2.肥大細(xì)胞–T細(xì)胞互作驅(qū)動(dòng)Th2炎癥,Tuft細(xì)胞放大免疫信號(hào)

單細(xì)胞分析發(fā)現(xiàn)CRSwNP樣本中肥大細(xì)胞顯著富集,并與CD4⁺T細(xì)胞通過IL4/IL13信號(hào)軸相互作用,進(jìn)一步強(qiáng)化Th2免疫反應(yīng)。L–R分析揭示肥大細(xì)胞表達(dá)IL-17RB、IL4、IL13,形成典型的Th2炎癥放大環(huán)。Tuft細(xì)胞在CRSwNP中顯著增多,并高表達(dá)ALOX5、PTGS1等前列腺素通路基因。這些信號(hào)可能通過PGD₂–PTGDR2通路吸引Th2細(xì)胞浸潤(rùn)?臻g轉(zhuǎn)錄組進(jìn)一步驗(yàn)證,tuft細(xì)胞與Th2 signature在組織中空間正相關(guān),說明其在炎癥放大中具有免疫雷達(dá)作用。
 
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簇狀細(xì)胞和其他EPI群體介導(dǎo)CRSwNP中的IMM細(xì)胞募集

3.基底細(xì)胞命運(yùn)偏移導(dǎo)致上皮重塑

偽時(shí)間分析揭示,基底細(xì)胞存在Host defense fate(防御型,CRSsNP特征)和IMM remodeling fate(重塑型,CRSwNP特征)兩條主要分化軌跡。后者伴隨IL4/IL13信號(hào)激活、代謝與細(xì)胞外基質(zhì)重塑基因上調(diào),并在空間數(shù)據(jù)中與免疫富集區(qū)共定位。在Dupilumab治療后,基底細(xì)胞的immune remodeling特征顯著下降,提示IL4/IL13信號(hào)驅(qū)動(dòng)的重塑過程具有可逆性。轉(zhuǎn)錄因子KLF4被鑒定為控制這一命運(yùn)偏移的關(guān)鍵調(diào)控因子。
 

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CRSwNP中基底細(xì)胞發(fā)育軌跡驅(qū)動(dòng)組織重塑
 

圖片大規(guī)?臻g轉(zhuǎn)錄組學(xué)揭示了CRSwNP中保守的IMM-EPI重塑特征

文章小結(jié)

本研究通過整合單細(xì)胞RNA測(cè)序與DSP空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù),首次在慢性鼻竇炎伴鼻息肉(CRSwNP)中構(gòu)建了高分辨率、多尺度的組織轉(zhuǎn)錄組圖譜。研究揭示了疾病進(jìn)展過程中免疫–上皮互作的層級(jí)關(guān)系,免疫調(diào)節(jié)型巨噬細(xì)胞通過CCL13/CCL18信號(hào)募集嗜酸粒細(xì)胞。肥大細(xì)胞與Th2細(xì)胞形成IL4/IL13驅(qū)動(dòng)的放大環(huán)路,且Tuft細(xì)胞作為炎癥傳感器通過前列腺素通路強(qiáng)化Th2信號(hào),以及基底細(xì)胞在持續(xù)炎癥環(huán)境下發(fā)生命運(yùn)偏移,進(jìn)入IL4/IL13依賴的組織重塑軌跡。這一系列免疫與上皮之間的串聯(lián)反應(yīng),最終推動(dòng)鼻息肉的形成。

研究不僅在機(jī)制層面深化了對(duì)慢性鼻竇炎發(fā)病的理解,也展示了單細(xì)胞與空間組學(xué)協(xié)同應(yīng)用的范式。從細(xì)胞異質(zhì)性發(fā)現(xiàn)到組織空間驗(yàn)證,再到臨床可逆性證據(jù),形成一個(gè)完整的多尺度研究閉環(huán),為今后炎癥性疾病的精準(zhǔn)干預(yù)提供了重要參考。
發(fā)布者:上海生物芯片有限公司
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