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我國科學家單細胞精度解析人類T淋巴細胞起源及胸腺器官發生
2019-10-24

我國科學家單細胞精度解析人類T淋巴細胞起源及胸腺器官發生

日期:2019年10月24日        來源:科技部



  2019年10月8日,四川大學胡洪波研究組、解放軍總醫院第五醫學中心劉兵研究組與暨南大學基礎醫學院蘭雨研究組合作在Immunity雜志在線發表了題為“Single-cell RNA Sequencing Resolves Spatiotemporal Development of Pre-thymic Lymphoid Progenitors and Thymus Organogenesis in Human Embryos”的研究成果。該研究在國際上首次通過單細胞轉錄組測序構建了人類胚胎早期T淋巴細胞發育以及胸腺器官發生的分子圖譜。
  作者首先針對人類胚胎胸腺器官發生階段(8-10周)的細胞,利用高通量單細胞轉錄組測序,鑒定出造血、上皮、間質、內皮共四類主要細胞群體。進一步將造血細胞分為10個亞群。通過比較胚胎早期胸腺祖細胞early thymic progenitor,ETP)和胎兒ETP的差異表達基因,推斷在胸腺內血管形成(8周)前后,造血祖細胞可能通過不同的方式遷入胸腺。通過體外培養,證實CD7+ETP除了具有T細胞潛能之外,仍具有髓系、B和NK的多系分化潛能,這與成體CD7+ETP僅具有T和NK的分化潛能不同。
  為了追溯胸腺中ETP的起源,作者進一步將胸腺ETP與不同發育階段生血位點、造血位點(胎肝)和循環血中的淋系祖細胞進行聯合分析,發現ETP與相近發育階段胎肝中淋系祖細胞最為相似。ETP可以根據與胎肝中淋系祖細胞的相似性重新分為兩個亞群:更相似者具有更靜息的細胞周期特征(TSP-like ETP),而另一個亞群處于更活躍的細胞周期狀態(proliferating ETP)。對于胎肝而言,與TSP-like ETP在發育軌跡上重疊的那部分淋系祖細胞則被定義為TSP。胎肝中其他淋系祖細胞高表達B淋系相關基因,如CD79A, CD79B和VPREB3,提示B淋巴細胞分化潛能。既往研究表明,在早于胸腺器官發生的胚胎發育階段,主動脈-性腺-中腎區就存在具有T淋巴細胞分化潛能的祖細胞。本研究中,作者進一步在轉錄組水平實現了對于早在5周左右的主動脈-性腺-中腎區淋系祖細胞的群體捕獲和分子特征分析。
  該工作精細解析了人胚胸腺器官發生階段ETP的分子特征異質性,鑒定出最早定植胸腺的ETP及其在胎肝中的前體細胞TSP;在胸腺器官發生之前的主動脈-性腺-中腎區,實現了對淋系祖細胞在轉錄組水平的捕獲和分析;解析了人胚胸腺中T淋巴細胞以及TEC早期分化事件;預測了T淋巴細胞發育過程中重要的異源細胞間相互作用。這些發現為人類早期T淋巴細胞發生的調節機制研究以及T淋巴細胞體外再生策略研究提供了重要的理論支撐和數據庫資源。




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