Cell：单细胞分析助力发现新型树突状细胞亚群

来源：BioArt

树突状细胞能够识别细菌等成分，促进适应性免疫应答。树突状细胞表达CD11c和MHCⅡ分子。树突状细胞根据功能主要被分为cDC1s和cDC2s两群【1】。cDC1s细胞表面表达XCR1, CD8α, CLEC9A或者CD103，依靠转录因子IRF8和BATF3分化。cDC1s递呈抗原，促进CD8+T细胞功能。关于cDC1s的转录组研究已经有很多，单细胞转录组分析人树突状细胞发现这个细胞群体内部之间具有同质性。cDC2s表面则会表达CD11b和CD172α，ESAM、CD301b或者CLEC12A，这个亚群的分化依赖于IRF4和Notch信号。然而cDC2s的细胞群体的功能异质性因为转录组分析受限还缺乏深入的认识。

2019年10月24日，来自于斯隆-凯特琳纪念癌症中心的Alexander Y. Rudensky课题组在Cell上发表了题为Transcriptional Basis of Mouse and Human DendriticCell Heterogeneity的文章。该文章通过结合转录组和报告基因染色质分析两种方法研究cDC2s发现了两种不同的亚群，拥有不同的分化和转录调控模式，以及不同的代谢特点和功能。

转录因子T-bet表达在固有淋巴细胞和辅助性T细胞。有研究发现T-bet也会表达在树突状细胞中。作者利用Tbx21RFP-cre工具鼠，研究T-bet表达情况。实验发现在淋巴结和粘膜组织中T-bet特异性的在CD11b+XCR1–的cDC2s中，但是这种情况没有出现在肠道组织中，并且T-bet也不表达在其他髓系来源的细胞和cDC1s中。这些结果表明cDC2s具有自身独特的转录因子调控系统。为了探索cDC2s的异质性，作者利用scRNA-seq分析脾脏的Lin(CD3,CD19,CD90)–Ly6C–CD64–MHCII+CD11c+的DC细胞，并且利用YFP将T-bet阳性和阴性细胞群分开。最终总共4464个细胞得到了分析，分成了17个不同的群落。通过与ImmGenConsortium中的免疫细胞转录组对比，剔除其中一群Ly6C+单核细胞污染的数据。69个核心基因包括Tbx21、Dtx1和Ccr6在T-bet+的cDC2s的细胞中。而在T-bet-的cDC2s细胞中则主要表达Clec12a,Cx3cr1, Cd14, Il1a, 和P2rx7。代表这两群细胞的核心基因与DC的分化和功能的关系之前都没有报道过。并且cDCs细胞表达CX3CR1、CCR2和CSF1R这些基因则表明cDCs跟单核细胞有相似的表型和功能。

接下来作者利用染色质可及性分析cDC1s,T-bet+和T-bet–cDC2s细胞的基因表达【2】。结果发现T-bet+DC细胞中与1498基因相关的2399个结合峰，T-bet-DC细胞中含有与801个基因相关的1130的结合峰。这些表明这是两群DC细胞亚型，定义T-bet+为cDC2A，T-bet-为cDC2B。进一步的研究发现组织微环境中的IFN-γ能够促进DC中的T-bet的表达，而不是TNF-α或者TLR信号促进cDC2细胞向T-bet+cDC2A分化。

研究cDC2A和cDC2B细胞的功能发现二者在体内促炎和抑炎的表型不同。cDC2的两个细胞亚群会表达不同的趋化因子和趋化因子受体。cDC2B特异性的表达Cxcl2, Ccl6和Ccl9,cDC2A 表达Ccl3,Ccl4, 和 Ccl5。cCD2A能够高表达组织修复相关基因MMP9、Areg。cDC2B会表达IL-1α和IL-27。在静息状态下，两群细胞都会表达MHCⅡ，共刺激分子和PD-L1。cDC2A受到CpG刺激后会表达较少的促炎因子。cDC2B则会在LPS刺激下高表达MHCⅡ和共刺激分子。用TLR7激动剂处理细胞发现，cDC2B分泌的TNF-α和IL-6细胞因子高于cDC2A细胞。两种细胞亚群与T细胞共培养后发现cDC2A促进T细胞向分泌IFN-γ和IL-17AT细胞分化的能力较弱。作者接下来利用人脾脏中Lin(CD3,CD56,CD19)–CD14–CD11c+HLA-DR+DC细胞的scRNA-seq也得到了与鼠一样的细胞亚群和表型。 

这些研究表明T-bet和能够区别与其他细胞群体的转录因子可以为接下来研究这些细胞群体在组织稳态和免疫调节中的作用提供靶向基因。 

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.09.035

 参考文献

1. DuraiV, Murphy KM. Functions of Murine Dendritic Cells. Immunity 2016; 45(4):719-736; doi 10.1016/j.immuni.2016.10.010.

2. Buenrostro JD, Wu B, Litzenburger UM,Ruff D, Gonzales ML, Snyder MP et al.Single-cell chromatin accessibility reveals principles of regulatory variation.Nature 2015; 523(7561): 486-490; doi 10.1038/nature14590.