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

  • 我国西北首家市内免税店在西安正式开业

  • 香港各方紧张救援大埔火灾

独家策划

推荐阅读
近日,在广西南宁举行的全国科普创作大会上,中国科普作家协会发布了2025年度十大科普热词——全国科普月、科学家精神、大模型、低空经济、人形机器人、智能体、创新文化、工业遗产、场景创新、科幻产业。
2025-11-27 05:40
近期,在一些电商平台,有买家利用AI技术制作假图,伪造商品质量问题,向商家骗取“仅退款”,引发大家关注。利用AI造假骗取退款,既反映出这些人的诚信缺失,更触碰了法律红线。
2025-11-27 09:07
在城市公共服务领域,“祥云”载人飞艇可用于大型活动期间的空中安保巡逻、交通流量监测或承担城市形象的空中展示平台。
2025-11-27 09:06
稀土纳米晶是发光材料中的“绝缘宝石”,虽具有巨大的发光潜力,却因自身局限无法被电流直接“点亮”,成为其实现光电技术产业化应用的根本瓶颈。
2025-11-27 05:40
从中国载人航天工程办公室获悉,因任务规划调整,2026年我国将组织实施天舟十号、神舟二十三号、神舟二十四号、梦舟一号4次飞行任务。
2025-11-27 05:40
广西梧州苍梧县沙头镇龙科村,稻田、房屋、道路、小河勾画出美丽丰收画卷。 春采茶、夏摘花、秋收果、冬育苗,如今在都镇湾镇,一朵朵洁白芬芳的栀子花,成了带动群众增收致富的“幸福花”。
2025-11-27 07:38
近日,自然资源部发布了矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录(2025年版),共有376项技术入选,其中新增入选186项,与2022年版相比有了大幅更新。
2025-11-26 10:26
全国科学技术名词审定委员会近日举办2025年度工作会议暨学术年会。
2025-11-26 10:24
不久前,国务院办公厅印发《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施意见》,首次在国家层面对场景培育开放进行系统部署。看似细微的“场景”二字,实则内蕴驱动产业变革、催生颠覆性技术的巨大能量,是撬动全局创新的重要支点。
2025-11-26 10:22
光明日报北京11月25日电 记者温源从中交集团获悉,我国自主设计建造的新一代超大型耙吸挖泥船“通浚”轮25日在中国黄海海域成功完成全部海上试验项目,顺利返航停靠江苏启东振华船厂码头。“通浚”轮是我国首艘自主设计建造的35000立方米舱容等级超大型耙吸挖泥船,最大舱容达38168立方米,位列亚洲第一、世界第二。
2025-11-26 10:15
日前,记者来到广西南宁东部新城的宁福新能源科技有限公司生产车间,这里的机械臂精准协作,生产线正全速运转,每天超10万颗电池下线发往全球。依托面向东盟的比较优势,南宁将新能源电池产业列为核心牵引性产业,以全产业链思维开展精准招商。
2025-11-26 10:13
传统无机颜料虽然色彩稳定,却因重金属添加而存在健康风险隐患。“新型稀土环保颜料的呈色策略突破了传统颜料的局限,其出现及量产不仅解决了传统颜料有毒性、环境污染等问题,还在稳定性和生产成本上展现出显著优势。
2025-11-26 10:06
《办法》明确,卫星导航定位基准站的建设和运行维护实行统一规划、统一标准、统一监管,以“合理布局、依法备案、资源共享、保障安全”为原则,必须符合国家有关法律法规、技术规范和标准。
2025-11-25 09:43
稳步提升乡村建设水平,包括优化乡村规划布局、推进基础设施提档升级、推动公共服务普惠均等、探索创新乡村建设推进方式等。
2025-11-25 09:40
机器人完成一个后空翻动作,关节转动误差需控制在0.5度以内;医疗植入人体的陶瓷关节,表面粗糙度若超过0.1微米
2025-11-25 03:05
党的二十届四中全会指出,“加快人工智能等数智技术创新,突破基础理论和核心技术,强化算力、算法、数据等高效供给”。
2025-11-25 03:05
11月24日,中国科学院国家空间科学中心召开空间科学先导专项最新亮点成果发布会,集中发布了空间科学卫星任务在宇宙暂现天体、宇宙线传播、太阳爆发等领域取得的系列重大科学突破。
2025-11-25 03:05
随着人工智能技术的飞速发展,各个领域都在发生深刻变革,教育系统也刮起了AI风。
2025-11-25 03:05
燕矶长江大桥是亚洲首个专业货运枢纽机场——鄂州花湖国际机场的重要配套工程,是鄂黄第二过江通道的重要组成部分。
2025-11-24 09:02
11月23日,由中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办的第二十二届中国国际半导体博览会在北京开幕。
2025-11-24 03:15
加载更多