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

  • 文化遗产数字化论坛开幕倒计时1天

  • 倒计时1天!人工智能安全治理分论坛即将举行

独家策划

推荐阅读
人工智能的浪潮正在席卷从科技到教育,乃至全社会的各个角落,中国教育界正在积极推动学习和应用人工智能,以便乘势站在时代前列。今年6月,中国工程院院士、华中科技大学校长尤政提出,人工智能和批判性思维结合形成DNA式的“双螺旋结构”,将有力推动创新。
2025-09-16 09:14
15日,在2025年国家网络安全宣传周主论坛上,《人工智能安全治理框架》2.0版正式发布。落实《全球人工智能治理倡议》,《人工智能安全治理框架》1.0版于2024年9月发布,受到国内外广泛关注。
2025-09-16 09:13
光明日报北京9月15日电 记者陈晨从农业农村部获悉,2025畜禽种业发展论坛14日在北京市平谷区举行。论坛发布了第三次全国畜禽遗传资源普查、濒危畜禽遗传资源保护成效、主要畜种分子身份证构建和遗传评估优秀种公畜等重大成果,举办了畜禽种业振兴成果展,26家单位现场推介新技术、新设备、新成果,72家单位进行专场展示。
2025-09-16 09:13
数智技术以及数智互联技术将推进青年间社会化协同与知识共享,可精准连接青年学习者,并形成跨地域的学习社群与项目协作组。总而言之,数智技术能够为青年群体参与终身学习创造良好条件,能够充分激发青年群体参与终身学习的动力,能够更好地帮助青年群体全面发展。
2025-09-16 09:12
作者:王 珩、程松泉,分别系浙江师范大学教师教育学院教授;浙江师范大学教师教育学院博士生  当前,全球教育正经历一场由人工智能技术驱动的深刻变革。唯有坚守育人初心,在伦理框架内审慎推进技术应用,才能让人工智能真正成为引领教育发展的引擎,而非解构教育本质的飓风。
2025-09-16 09:11
在合成生物学和气候变化应对领域有巨大潜力。
2025-09-16 09:11
走进展区,多款新潮文创让人爱不释手;戴上设备,苏轼笔下的诗词世界任人遨游;指尖轻点,三千年前的青铜器“触手可及”……一系列新产品、新服务、新场景在2025年中国国际服务贸易交易会文旅服务专题亮相,漫步其中,处处感受到科技与创意奔涌、文化和旅游融合的无限活力。
2025-09-15 09:54
在2025年中国国际服务贸易交易会上,一批品类丰富、兼具趣味与文化内涵的文创精品成为展会现场的“人气王”,引爆观展热潮。
2025-09-15 09:54
最大网络基础设施的建成有助于我国突破关键技术的“卡脖子”困境,形成自主可控的核心技术优势,建立起数字经济产业的第二创新生态。 (作者:戎 珂,系清华大学社会科学学院经济学研究所所长、长聘教授;田晓轩,系清华大学社会科学学院经济学研究所博士研究生)
2025-09-15 09:53
今年暑期,工厂游火爆出圈。参观名额秒空、门票收入可观、社交平台相关笔记有10多万条,工厂游俨然成了文旅界新宠。 工厂游等新型旅游业态,实现了工业与文旅的跨界融合,也为文旅经济的发展提供了新增长点。
2025-09-15 09:52
深夜,河南焦作多氟多新材料股份有限公司的实验室依旧灯火通明,总工程师闫春生还在带着团队忙碌。 2006年,多氟多打响了由传统氟化工向精细氟化工、新能源材料转型的战役,闫春生临危受命加入六氟磷酸锂研发团队。
2025-09-15 09:51
2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。2025年中国国际服务贸易交易会9月10日至9月14日在北京举办,众多科技产品亮相展区,吸引观众驻足参观。
2025-09-12 10:08
汽车排放被认为是气候变化的“元凶”之一,但学术界一直缺乏对城市道路碳排放进行精准刻画的工具。”借助全景AI模型,可实现二氧化碳排放源的精准提取,模型的平均精度超过93%、平均误差低于1.3ppm(ppm为百万分比浓度)。
2025-09-12 10:01
习近平总书记指出:“要把握人工智能发展趋势和规律,加紧制定完善相关法律法规、政策制度、应用规范、伦理准则,构建技术监测、风险预警、应急响应体系,确保人工智能安全、可靠、可控。人工智能系统的可靠性不能停留在统计意义上的“高概率正确”,而应追求在复杂、开放、动态环境下的“高置信可靠”。
2025-09-12 10:01
10日,2025世界顶尖科学家协会奖(以下简称“顶科协奖”)获奖者名单在上海公布。顶科协奖是2021年在上海发起创设、由红杉中国独家提供永久资金支持的面向全球科学家评选的科学大奖。
2025-09-12 09:59
全球规模最大恐龙蛋化石群——湖北十堰青龙山恐龙蛋化石群的埋藏时代,首次被科学家认定为距今约8600万年。专家考证,这是迄今全球分布最集中、规模最大、埋藏最好、原地出露最多、原址保存最好的恐龙蛋化石群。
2025-09-12 09:58
9月10日上午,在马来西亚吉隆坡召开的国际灌排委员会第七十六届国际执行理事会会议上,2025年(第十二批)世界灌溉工程遗产名录正式公布,我国申报的云南元阳哈尼梯田、江苏句容赤山湖灌溉工程、四川彭州湔江堰、北京门头沟永定河古渠灌溉工程全部成功入选。
2025-09-11 10:18
“十四五”以来,我们牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,全力当好自然资源“大管家”和美丽中国“守护者”,全面完成了“十四五”规划的目标任务,有效支撑了经济社会的高质量发展。
2025-09-11 09:57
未来,城市的画卷上,AI、物联网与大数据等现代科技将继续深化推广,但唯有始终以人的尺度丈量技术,以人文的关怀驾驭创新,方能使城市永葆文气的深度、人气的热度与烟火气的温度,让每座城市都在科技的守护中,找到生生不息的发展动能。
2025-09-11 09:52
北京大学的科研团队与合作者联合开发出一种全新的“高维超分辨成像”技术,成功实现了对活细胞内15种细胞器的同时成像与精准识别,为细胞生物学研究打开了一扇全新的大门。
2025-09-11 09:43
加载更多