期刊：Frontiers in Immunology
影響因子：5.7
伯豪合作技術(shù)：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、TCR免疫組庫

導(dǎo)語
播散性結(jié)核�。―TB）是一種嚴(yán)重的結(jié)核病形式，由結(jié)核分枝桿菌通過血液循環(huán)傳播至肺外部位和中樞神經(jīng)系統(tǒng)，常表現(xiàn)為發(fā)熱、盜汗、疲勞等癥狀，且多見于免疫受損人群。由于缺乏準(zhǔn)確的生物標(biāo)志物，DTB的早期診斷較為困難。作者通過對7名DTB患者的外周血單個核細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序，并整合分析了來自潛伏性結(jié)核感染、活動性結(jié)核患者和健康對照的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)DTB患者外周血中炎癥免疫細(xì)胞（如單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）的比例顯著增加，而T細(xì)胞、B細(xì)胞和漿細(xì)胞等淋巴細(xì)胞的豐度顯著降低，提示淋巴細(xì)胞減少是DTB的一個顯著特征。此外，T細(xì)胞功能耗竭和黏膜相關(guān)不變T細(xì)胞（MAIT細(xì)胞）的缺失也在DTB患者中表現(xiàn)突出，且TCR庫分析顯示了特定的基因段和克隆型特征。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了DTB的免疫學(xué)特征，還為開發(fā)新的診斷標(biāo)志物和治療策略提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

主要技術(shù)
單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、TCR免疫組庫
（技術(shù)服務(wù)由伯豪生物合作完成）

研究結(jié)果
1. DTB患者外周血單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄譜
為了深入剖析播散性結(jié)核�。―TB）發(fā)展過程中的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特征，作者從7名DTB患者中采集了外周血樣本，并利用10x Genomics平臺開展了單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq），具體實驗設(shè)計如圖1A所示。通過分析特定標(biāo)記基因的表達(dá)，作者將細(xì)胞群體劃分為九種主要細(xì)胞類型和十五種細(xì)胞亞群。UMAP圖清晰地呈現(xiàn)了健康對照組、活動性結(jié)核（TB）、潛伏性結(jié)核感染（LTBI）以及DTB患者之間細(xì)胞類型的獨特分布特征。鑒定出的細(xì)胞類型包括B細(xì)胞、T細(xì)胞、上皮細(xì)胞、天然淋巴細(xì)胞（ILCs）、巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞（pDCs）和漿細(xì)胞（圖1B和1C）。隨后，作者詳細(xì)分析了細(xì)胞群體的比例以及排名前十的上調(diào)基因的表達(dá)水平（圖1D）。與健康對照組（HC）、LTBI和活動性結(jié)核（PTB）患者相比，DTB患者中先天免疫相關(guān)的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的基因表達(dá)顯著增加，而T細(xì)胞、B細(xì)胞和漿細(xì)胞的水平則明顯下降。

圖1 研究設(shè)計與外周血單個核細(xì)胞（PBMCs）單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析的整體結(jié)果

2. 基因表達(dá)和偽時間分析揭示了DTB中T細(xì)胞的分化特征
與健康對照組和其他結(jié)核病樣本相比，DTB樣本在UMAP圖中顯示的T細(xì)胞亞群分布存在顯著差異，這表明DTB患者的T細(xì)胞基因表達(dá)譜發(fā)生了獨特的變化（圖2A）。作者進(jìn)一步分析了T細(xì)胞中表達(dá)量最高的十個基因（圖1D），例如CAMK4、TRAC和INPP4B，發(fā)現(xiàn)這些基因在DTB樣本中的表達(dá)水平顯著降低（圖2E）。為了量化各細(xì)胞亞群與疾病的相關(guān)性，作者采用了觀察值與預(yù)期值的細(xì)胞比例（R o/e）進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞的R o/e比例傾向于與DTB相關(guān)，而細(xì)胞毒性T細(xì)胞和記憶B細(xì)胞則表現(xiàn)出相反的趨勢（圖2B、C）。鑒于DTB患者T細(xì)胞獨特的基因表達(dá)譜，作者進(jìn)一步進(jìn)行了偽時間分析，將從初始T細(xì)胞到細(xì)胞毒性T細(xì)胞的分化過程定義為時間順序。許多基因在偽時間分析中表現(xiàn)出高度的變異性，其中大多數(shù)基因的表達(dá)量隨著偽時間的推移在DTB患者中逐漸降低（圖2D、圖2F）。這一結(jié)果表明，隨著細(xì)胞分化的進(jìn)行，基因表達(dá)水平顯著下降，這暗示了T細(xì)胞可能發(fā)生了功能耗竭。

圖2 DTB中T細(xì)胞亞群的特異性基因表達(dá)譜

3. DTB中的T細(xì)胞耗竭及MAIT細(xì)胞顯著缺失
作者對T細(xì)胞進(jìn)行分類（圖3A），包括CD4-CD8-，CD4+CD8+，CD4+和CD8+，發(fā)現(xiàn)CD4+和CD8+ T細(xì)胞在所有樣本中占主導(dǎo)地位，且DTB患者的T細(xì)胞表現(xiàn)出顯著不同的基因表達(dá)譜（圖3B-G）。與PTB和LTBI相比，DTB患者的耗竭基因表達(dá)顯著更高，尤其在CD8+ T細(xì)胞中。此外，CD8+ T細(xì)胞在DTB患者中高表達(dá)多種效應(yīng)分子，如PRF1、GNLY和GZMB，而MAIT細(xì)胞在DTB樣本中幾乎完全缺失（圖3I、3J），暗示DTB患者存在顯著的免疫功能缺陷。

圖3 DTB中的T細(xì)胞耗竭與MAIT細(xì)胞嚴(yán)重缺失

4. TCR-V（D）J基因重排
MAIT細(xì)胞的發(fā)育依賴于TCR重排和與MR1分子的相互作用。作者對多種T細(xì)胞亞型（包括CD4+初始T細(xì)胞、CD4+中央記憶T細(xì)胞、CD8+ T細(xì)胞和γδ T細(xì)胞）進(jìn)行了UMAP分析（圖4A和4B），并研究了TCR克隆型比例和V、J基因的使用頻率。結(jié)果顯示，TRA中TRAV9-2、TRAV13-1和TRAV29DV5是主要的V基因，TRAJ49是主要的J基因；TRB中TRBV20-1是主要的V基因，TRBJ2-7和TRBJ2-1是主要的J基因（圖4E）。CDR3序列長度主要集中在10到15個氨基酸之間，樣本間存在差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，CDR3中“CASSL”片段最常見，且不同樣本中相同片段的比例相對一致。在TRA中，TRAV1-2-TRAJ33和TRAV13-2TRAJ42共存，其中TRAV1-2-TRAJ33最為常見；在TRB中，TRBV5-1 TRBJ2-3和TRBV9 TRBJ1-1較為常見。MAIT細(xì)胞表達(dá)半不變的TCR α鏈TRAV1-2-TRAJ33，其在DTB樣本中的頻率低于健康對照組（圖5D），提示其與MAIT細(xì)胞功能的關(guān)系值得進(jìn)一步研究。
 

圖4  T細(xì)胞受體V(D)J基因重排

總結(jié)
本研究首次從單細(xì)胞水平分析了播散性結(jié)核�。―TB）患者的外周血細(xì)胞亞群，揭示了其獨特的TCR特征。盡管樣本量受限且存在年齡差異，但通過先進(jìn)算法和與其他單細(xì)胞數(shù)據(jù)的對比驗證，研究結(jié)果的可靠性和相關(guān)性得到了增強(qiáng)。盡管年齡差異可能對免疫特征有一定影響，但整體上并未顯著干擾研究結(jié)論。本研究為深入理解DTB的免疫細(xì)胞特征提供了重要資源，并為開發(fā)新的治療策略和特異性疫苗奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：
Gong Z, Xu H, Zhang Q, Wang G, Fan L, Wang Z, Fan L, Liu C, Yu Y, Liu Z, Zhou Q, Xiao H, Hou R, Zhao Y, Chen Y and Xie J (2025) Unveiling the immunological landscape of disseminated tuberculosis: a single-cell transcriptome perspective. Front. Immunol. 16:1527592. doi: 10.3389/fimmu.2025.1527592.