LeviCell助力免疫细胞异质性研究

文/ 发布于2023-02-17 浏览次数:269

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力微拓温和的磁悬浮分离方式被证明能够有效的保存细胞的原始表型,即使是对如巨噬细胞这类敏感的免疫细胞也能在不影响激活(极化)状态的情况下对其进行分拣。


如图一中实验显示,LeviCell™系统富集J774小鼠巨噬细胞系的三种不同极化状态(M0/M1/M2)时,起始活力是20%,而富集后的细胞存活率可以显著提升到88-100%。


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图一 LeviCell™富集巨噬细胞中活细胞,结果显示该方法能够显著提升样本中的活细胞比例(富集前20%活性,富集后88-100%活性)。为了产生M1巨噬细胞和M2巨噬细胞,用IFN-γ(50ng/mL)和IL-4(20ng/mL)分别处理J774小鼠巨噬细胞系(在用10%FBS缓冲的DMEM中培养)24小时。使用未处理的巨噬细胞(M0)作为对照。




我们进一步对静息态的M0细胞进行了极化测试,证实它们的极化潜力没有受到LeviCell™分离、富集的影响。这些静息态的M0巨噬细胞能够在对应的激活剂(IFN-γ和IL-4)处理后获得相应的M1/M2表型。

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图二:LeviCell™分选后静息态(M0)巨噬细胞极化潜力并未改变,且可以使用激活剂正常激活到对应的M1/M2表型。使用qRT-PCR测定细胞中指示M1(iNOS)和M2(Arg1)状态的基因表达水平后发现,M0经过对应激活剂极化后表型符合预期。


其实,这种样本处理环节对免疫细胞异质性和敏感细胞极化潜力的保留,对于免疫学研究来说是至关重要的。现在的免疫学研究通常不再局限在传统细胞分群的框架,而是更加热衷于发现具有独特免疫作用的细胞亚群。因此,保存各个细分免疫细胞类型的原始属性就成为有效科研探索的基础。今天我们分享的这篇Science杂志的重磅文章,就对于各种免疫细胞异质性在多种组织中的分布进行了综合性分析。下面,小力带各位简要看看文中的重点内容。




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小鼠模型中的研究已经揭示了组织免疫在机体免疫保护、抗肿瘤免疫和组织修复中的核心作用。但是,由于人体组织取样的限制,目前绝大部分的人体免疫的研究样本都是外周血而非组织。由于血液循环中的免疫细胞只是机体免疫系统的一部分,组织内和组织间的免疫细胞的整体研究就显得格外重要。


在本文之前,比较缺少基于scRNA-seq数据对鼠类和人进行大型的、多组织的免疫系统的天然、获得性免疫的全图研究。因此,本文的这样一个人体跨组织的免疫细胞的全图分析就显得更加重要。


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本文中进行研究的免疫细胞取样组织既包含一级(骨髓)、二级淋巴组织(脾脏、肺引流和肠系膜淋巴结),也包括非淋巴的胃/肺粘膜组织还有血液和肝脏。因此,覆盖的组织类型还是比较全面的。

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图三 显示了本文中获得的免疫细胞的取样组织来源,其中既包含人体淋巴组织也包含非淋巴组织。总体样本为12个人体,每个人体有4-12个组织进行取样,共获得329,762个免疫细胞。

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图四 本文的主要实验流程包含取样后的单细胞测序,其中包含αβ TCR, γδ TCR and BCR可变区的测序。


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如图五中显示的,不同的组织类型中富含免疫细胞类型,或者更加准确地说是免疫细胞的亚群(异质性)是不一样的。我们都知道脾脏和淋巴结中B细胞含量都很高,但他们的髓系细胞类型含量就区别很大。具体来说,大量的能够吞噬红细胞的红髓巨噬细胞存在于脾脏中,这也与他们参与红细胞更新的角色对应;而在淋巴结中富含的髓系细胞就是DC细胞了。另外,跟预期一致的是骨髓中富含各种祖细胞的亚群。我们在肺和肝中发现了大量的单核细胞,尤其是非典型的CX3CR1+单核细胞。而这个亚群的单核细胞在空肠中就很少,这个分布的特点可能和不同组织的血管化的程度高低相关。

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图五 不同变异细胞亚群在多种组织中分布的热力图。其中,红色方块颜色越深代表该种免疫细胞亚群在该组织中的分布越多越集中。




有趣的是我们在scRNA-seq数据中发现巨噬细胞有着最为显著的组织特异性。如图六中展示的,不同组织来源的巨噬细胞的基因表达图谱有明显的差别。但是,不同组织中的巨噬细胞也有共同的基因表达特性。比如,肝和脾中的巨噬细胞(Erythrophagocytic macrophages)的铁离子循环相关基因表达量高,在肠系膜淋巴结中的巨噬细胞也有这个特性,说明巨噬细胞在不同组织中都参与了铁离子的循环。




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图六 髓系淋巴细胞的scRNA-seq数据显示巨噬细胞的组织特异性程度高。不同组织来源的巨噬细胞具有不同基因表型。




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