点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:构建人体最全免疫系统发育图谱
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

构建人体最全免疫系统发育图谱

来源:中国科学报2023-09-14 09:44

  免疫细胞作为防止病毒细菌等病原体入侵的“卫士”,是人体免疫系统中不可或缺的组成部分。明确免疫细胞类型、分化及功能状态,对了解免疫力和揭示免疫相关疾病的发生发展机制具有重大的科学和社会意义。

  9月12日,在《细胞》发表的一项研究中,研究人员首次成功构建了覆盖组织范围最广、时间跨度最长、采样密度最高的人体免疫系统发育图谱,达到了前所未有的规模和精度。此外,研究人员还鉴定出一群广泛存在于多个组织脏器的促血管生成巨噬细胞,以及一群在中枢神经系统外的类小胶质细胞。

  “该研究将有力推动免疫学和发育生物学领域的发展。”中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮评价说,“该研究拓展了人们对人体免疫系统发育特别是巨噬细胞多样性、分化和功能的认知,有助于深入了解免疫系统的功能和调控机制,为疾病诊断、免疫治疗和新疗法开发打下重要基础。”

  该成果由中国科学院深圳先进技术研究院研究员李汉杰课题组联合深圳市宝安区妇幼保健院、深圳大学、上海交通大学和复旦大学等单位共同完成。

  解码30万个细胞

  在人体这台不停运转的机器开启之初,免疫细胞便开始了快速增殖、分化和迁移。这为研究组织器官区域免疫特性的形成与发展提供了独特的时间窗口。

  该研究中,研究人员通过自主搭建的单细胞转录组测序平台,对发育中的30万个免疫细胞进行解码,成功构建了高分辨率人体免疫系统发育图谱。

  “我们对大量样本进行了无差别单细胞转录组测序。这个技术的长处就是在不知道样本是哪一类细胞亚型时,可以直接通过其基因表达谱来推断细胞种类,从而使我们能够发现未知的细胞类群。”论文通讯作者李汉杰解释道。

  研究人员鉴定了11种主要的免疫细胞类型,并对每一种类型进行了更细致的分类,最终得到包括15种巨噬细胞在内的56种免疫细胞亚型,并将它们的时空动态变化轨迹精准地描绘在图谱中。

  据了解,研究人员针对这一图谱开发了一个共享的可视化平台,相关数据可以公开查询,以便更多学者对该数据集进行探索,共同推动免疫学研究领域的发展。

  发现细胞“新类型”

  巨噬细胞是分布广泛且“多才多艺”的免疫系统成员。它们既是身体的“清洁队”,通过吞噬细胞残骸和废物来清除病原体和有害物质;同时也是免疫系统的“哨兵”,通过释放细胞因子等信号告知其他免疫细胞有外来入侵物质,准备应战。此外,巨噬细胞还可以感知周围环境的变化,根据器官的需求维持身体稳态。

  小胶质细胞作为中枢神经系统中最主要的巨噬细胞,在传统认知中只存在于脑和脊髓中,不会在其他器官或组织中出现,然而事实并非如此。

  研究人员观察发现,在发育时期,有一类细胞形态、特征蛋白表达、转录组表达谱都与小胶质细胞非常相似的特殊细胞亚群,广泛分布在中枢神经系统之外的多个组织中,包括表皮、心脏和睾丸。科研团队将其命名为“类小胶质细胞”。“类小胶质细胞的发现,打破了‘小胶质细胞仅存在于中枢神经系统’这一固有认知。”李汉杰表示。

  探究免疫细胞更多“技能点”

  那么,新发现的免疫细胞类型有何功能?

  由于类小胶质细胞在表皮中最为富集,研究人员研究了它们在表皮组织中的功能,发现其主要集中在胚胎背部,与神经嵴细胞呈现出相似的分布模式。

  实验证明,在神经嵴细胞发育成黑色素细胞的过程中,表皮的类小胶质细胞起到了调节控制的作用。

  “有意思的是,我们还在多个组织中鉴定到一群高表达促血管生成基因的巨噬细胞,并且在不同组织中都具有相似的基因表达谱,且均定位在胚胎器官的血管附近。”李汉杰说,他们在体外实验中验证了这群细胞具有促进血管生成的能力,并将这群细胞命名为“促血管生成巨噬细胞”。

  该类细胞与肿瘤中的促血管生成细胞有高度相似的基因表达模式。该发现可能为肿瘤的发生机制研究及其潜在的治疗策略制定提供新思路。

  此外,该研究大大扩展了巨噬细胞的“技能点”——不仅在体内有吞噬异物、维持稳态等作用,在胚胎发育过程中还能影响人体神经嵴细胞分化,具有助力诱导血管生成等“推陈出新”的功能。

  “这一工作为相关区域的疾病发生发展、免疫疗法的开发以及发育生物学的深入研究提供有益指导。”中国工程院院士、中国科学技术大学教授田志刚评价道。

  论文共同第一作者王泽帅介绍,在研究课题开展过程中,尤其是在单细胞转录组建库前的细胞分选及建库早期的关键步骤中,需要使用大量384孔板。对此,深圳合成生物研究重大科技基础设施的自动化、高通量平台发挥了不可替代的作用。

  “在研究过程中,仅需要两到三名工作人员就能够在一天内制备上千块孔板,且每一块均能按照实验要求添加细胞裂解液和引物,从而保证了实验的准确性和可重复性。”王泽帅说。据介绍,合成生物大设施高效的工作方式使研究工作得以快速推进。(刁雯蕙 赵梓杉)

[ 责编:谢芸 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 探访京津中关村科技城新貌

  • 江苏泰州:溱湖冬捕年味浓

独家策划

推荐阅读
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
工业和信息化部28日公布,2025年,我国通信业实现平稳增长,产业结构持续优化,用户规模实现量质双升,5G、千兆等新型信息基础设施建设加快部署。
2026-01-29 02:55
中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》(以下简称“报告”),这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。
2026-01-29 02:55
2025年,山东省实现地区生产总值10.3万亿元,比上年增长5.5%。亮眼的成绩单,离不开创新动能持续发力。齐鲁大地上,科技创新和产业创新融合发展成果正在厚积薄发,新质生产力加速崛起,转型动能持续增强,高水平创新型省份建设的目标正在逐步实现,向着“十五五”征程稳步进发。
2026-01-29 02:45
近期,多家外国科技公司宣布计划将人工智能及数据中心送往太空,引发了科技界的热烈讨论。这一看似在科幻电影中才会发生的场景,已逐步从设想转变为现实。
2026-01-29 02:55
手机厂商将投入更多精力,通过形态变革、差异化外观设计、联名合作等,更好地满足用户的情绪价值需求,激发消费者购买欲望。
2026-01-29 09:02
截至2025年底,全国累计发电装机容量38.9亿千瓦,同比增长16.1%。2025年,风电光伏累计装机历史性超过火电,截至12月底已超出约3亿千瓦。
2026-01-29 09:01
1月27日上午,中国科学院大学星际航行学院揭牌仪式在中国科学院与“两弹一星”纪念馆举行,标志着该学院正式成立。从“东方红一号”划破天际到“祝融号”漫步火星,中国人的航天梦从未停止。
2026-01-28 02:45
2025年,我国区域科技创新布局更加优化,三大国际科技创新中心建设进入新阶段,区域科技创新中心建设取得新成效。
2026-01-28 02:45
打破产业间的壁垒,鼓励跨领域、跨行业的融合探索,推动资源要素的自由流动与高效配置,不仅能盘活存量资源、激发增量活力,更能催生具有引领性的新产业、新模式、新动能。
2026-01-28 02:45
合肥是儿童文学作家许诺晨的家乡。合肥科学岛,是她所拥有的一座得天独厚的科学和科幻题材的“硬核基地”,由她来写量子少年这个题材,可谓“近水楼台”。《量子女孩》(中国少年儿童新闻出版总社2025年12月出版)是她献给“量子新城”合肥的一部“家乡书”。
2026-01-28 02:55
北京火箭大街展示与运控中心作为商业航天测运控中心、商业航天公共服务平台的空间载体,将为企业提供卫星运控服务和交流推介平台。
2026-01-28 09:15
水稻耐不耐旱,和叶子的厚实程度相关,这是由什么因素决定的?日前,中国农业科学院作物科学研究所水稻分子设计技术与应用创新团队发现,水稻基因组中的三个耐旱基因可以“团队作战”,
2026-01-27 02:50
加载更多