【医学与健康科技创新工程进展快报第80期】

血研所团队首次通过单细胞转录组解析中性粒细胞的异质性

2020年7月27日中国医学科学院血液病医院（中国医学科学院血液学研究所）、实验血液学国家重点实验室为第一单位在Nature Immunology上发表题为 “Single-cell transcriptome profiling reveals neutrophil heterogeneity in homeostasis and infection”的最新研究成果。该研究首次从单细胞尺度系统性地描绘了中性粒细胞在稳态和炎症状态下成熟、分化和命运决定过程中的异质性群体和转录组动态变化，整合了领域内已有的关于中性粒细胞异质性分类，为进一步研究中性粒细胞提供了有价值的参考数据资源。

中性粒细胞是天然免疫系统的主要组成部分，作为循环白细胞中数量最多的细胞类型，是宿主抵御入侵细菌等病原体的第一道防线。然而，目前对中性粒细胞的分群主要是依靠经典的形态学，中性粒细胞的异质性一直存在争议，这种分歧阻碍了中性粒细胞研究的发展。与其他血液和免疫细胞类型相比，中性粒细胞中基因表达的数量和水平较低，从技术层面上对RNA的捕获更加困难。另外，由于中性粒细胞的生存期只有15-20小时，对实验操作细节也提出了更高的要求。

作者们通过优化实验条件，分别对小鼠稳态下的骨髓、外周血和脾脏进行中性粒细胞分离和单细胞RNA测序，并结合生物信息学方法建立了稳态条件下的中性粒单细胞图谱。此外，作者们还将之前文献中使用单细胞测序定义的异质性群体映射到本研究建立的中性粒细胞参考图谱，统一了领域对小鼠稳态下中性粒细胞异质性的分类。
为了研究细菌感染对中性粒细胞发育及亚群的影响，作者们分离了急性腹膜炎小鼠的骨髓、外周血、脾脏及感染部位的中性粒细胞进行单细胞RNA测序和分析。发现在炎症状态下的中性粒细胞的异质性群体没有改变，但各群体的数目比例、功能特征、转录因子表达和群体转化路径等发生了明显变化。分析和实验结果共同表明，急性髓系造血主要通过增强早期中性粒细胞分裂活动和缩短分裂后中性粒细胞成熟时间来共同完成，这些发现为急性细菌性感染治疗提供了潜在分子靶标。

该研究得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程（项目编号：2017-I2M-1-015, 2016-I2M-1-003, 2016-I2M-1-017）、中国医学科学院中央级公益性科研院所基本科研业务费（2018RC31002, 2018PT32034, 2017PT31033）和国家自然科学基金（81970107 和 81421002）等资助。同时，该研究的实施以血细胞图谱计划“ABC(Atlas of Blood Cells)”启动为背景，以血液病医院（血液学研究所）整体布局和重点突破方向为导向，是血细胞图谱项目继Nature Cell Biology之后的第二篇高水平成果。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-020-0736-z