免疫學(xué)一區(qū)頂刊：質(zhì)譜流式單細(xì)胞蛋白組學(xué)揭示免疫衰老保守標(biāo)志物
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Sep 21,2023
2021年01月，美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊在Immunity期刊（IF：43.474）發(fā)表了題為的研究成果，采用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序 (scRNA-seq) ， 單細(xì)胞免疫組庫測序 (TCR, BCR)，質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù) (CyTOF)單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)， 表位轉(zhuǎn)錄組測序 CITE-seq測序等研究方法，全面描述了免疫衰老的細(xì)胞景觀，并發(fā)現(xiàn)了一個新的衰老細(xì)胞標(biāo)志——表達(dá)CD8 的克隆顆粒酶K (GZMK) 并在物種之間保守的T細(xì)胞。GZMK CD8 T 細(xì)胞的一個獨特亞群在在衰老環(huán)境中驅(qū)動產(chǎn)生，并且可以通過增加 GZMK 的分泌而促成免疫衰老表型。這一系列工作提示GZMK 細(xì)胞有望成為解決年齡相關(guān)免疫系統(tǒng)功能障礙的潛在靶細(xì)胞。
研究背景
為了揭示免疫系統(tǒng)中與年齡相關(guān)的復(fù)雜變化，文章結(jié)合使用單細(xì)胞 RNA 測序 (scRNA-seq) 和單細(xì)胞免疫組庫測序（TCR/BCR）對免疫細(xì)胞進(jìn)行測序，然后應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行廣泛的功能驗證。利用流式細(xì)胞術(shù)、質(zhì)譜流式(CyTOF) 單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對人類血細(xì)胞亞群進(jìn)行詳細(xì)分析，將在小鼠中的發(fā)現(xiàn)在人樣本中得到驗證。作者全面描述了免疫衰老的細(xì)胞景觀，并發(fā)現(xiàn)了一個新的衰老細(xì)胞標(biāo)志——表達(dá) CD8 和GZMK 的T 細(xì)胞群。并通過機制驗證，表明GZMK CD8 T 細(xì)胞在衰老進(jìn)程中發(fā)育產(chǎn)生，具備通過增加 GZMK分泌而促成炎癥表型的功能。文章研究成果將為緩解免疫衰老，改善免疫功能提供有力的幫助。
研究結(jié)果
1、免疫系統(tǒng)衰老的共同變化以及器官特異性變化
文章首先分析了年輕（3-6 個月）和老年（17-24 個月）C57BL/6J 小鼠的免疫系統(tǒng)概況。從年輕和老年小鼠的四個器官：免疫器官（脾臟）、外周免疫區(qū)室（腹膜腔）、呼吸器官（肺）和代謝活躍器官（肝臟）分選CD45免疫細(xì)胞，并進(jìn)行了 scRNA-、TCR- 和 BCR-seq 測序（圖1A）。數(shù)據(jù)聚類揭示了各個器官中的主要免疫細(xì)胞群在衰老過程中發(fā)生的一些變化（圖 1 B-1D )。最引人注目的觀察是 GZMK CD8 T 細(xì)胞在所有四個器官中的積累。器官特異性變化包括與年齡相關(guān)的自然殺傷 (NK) 細(xì)胞和幼稚 T (Tn) 細(xì)胞減少；脾臟和腹膜 B 細(xì)胞的改變；腹膜、肺和肝中巨噬細(xì)胞亞群的變化；脾調(diào)節(jié)性 T (Treg) 細(xì)胞增加（圖 1B -1D）。
2、先天免疫系統(tǒng)衰老的器官特異性變化
作者對年輕和老年小鼠進(jìn)行了流式細(xì)胞術(shù)分析，以驗證骨髓和先天淋巴細(xì)胞的年齡相關(guān)變化（圖2A 和 2B）。這些改變包括腹腔巨噬細(xì)胞數(shù)量的顯著減少（圖 2 C）和肺泡巨噬細(xì)胞的減少（圖 2 D)。這一過程被老年小鼠肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞 (IMΦ) 和肝巨噬細(xì)胞中單核細(xì)胞 (CCR2 和 CX3RC1) 的增加所抵消（圖 2 D-2F）。與 scRNA-seq 數(shù)據(jù)一致，衰老小鼠的多個器官中 NK 細(xì)胞的比例降低（圖 2 G）。
衰老改變增加了脾臟和腹膜Zbtb32 B 細(xì)胞亞群（圖 2 H-2J）。隨著年齡的增長，腹膜 B-1 細(xì)胞（第 3 組）和脾臟Zbtb32 B 細(xì)胞（第 7 組）的兩個 B 細(xì)胞亞群顯示出在老年小鼠中的克隆性增加（圖 2 K）。為了評估這種表型是否與克隆反應(yīng)相關(guān)，作者分析了 CD4T 細(xì)胞中配對的 TCRα/TCRβ 庫。作者發(fā)現(xiàn)，與研究組織內(nèi)的年輕小鼠相比，老年小鼠的 CD4 TCR 多樣性沒有改變（圖 2 P)。此外，作者發(fā)現(xiàn)年輕和老年小鼠的組織之間幾乎沒有共享 CD4 TCR 克隆（圖 2 P 和 2Q）。這些結(jié)果表明，衰老過程中各種器官中促炎 CD4 T 細(xì)胞的積累與其 TCR 多樣性的深刻改變無關(guān)。
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