免疫学一区顶刊：质谱流式单细胞蛋白组学揭示免疫衰老保守标志物
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Sep 21,2023
2021年01月，美国华盛顿大学医学院研究团队在Immunity期刊（IF：43.474）发表了题为的研究成果，采用单细胞转录组测序 (scRNA-seq) ， 单细胞免疫组库测序 (TCR, BCR)，质谱流式细胞术 (CyTOF)单细胞蛋白质组学， 表位转录组测序 CITE-seq测序等研究方法，全面描述了免疫衰老的细胞景观，并发现了一个新的衰老细胞标志——表达CD8 的克隆颗粒酶K (GZMK) 并在物种之间保守的T细胞。GZMK CD8 T 细胞的一个独特亚群在在衰老环境中驱动产生，并且可以通过增加 GZMK 的分泌而促成免疫衰老表型。这一系列工作提示GZMK 细胞有望成为解决年龄相关免疫系统功能障碍的潜在靶细胞。
研究背景
为了揭示免疫系统中与年龄相关的复杂变化，文章结合使用单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq) 和单细胞免疫组库测序（TCR/BCR）对免疫细胞进行测序，然后应用流式细胞术进行广泛的功能验证。利用流式细胞术、质谱流式(CyTOF) 单细胞蛋白质组学技术，对人类血细胞亚群进行详细分析，将在小鼠中的发现在人样本中得到验证。作者全面描述了免疫衰老的细胞景观，并发现了一个新的衰老细胞标志——表达 CD8 和GZMK 的T 细胞群。并通过机制验证，表明GZMK CD8 T 细胞在衰老进程中发育产生，具备通过增加 GZMK分泌而促成炎症表型的功能。文章研究成果将为缓解免疫衰老，改善免疫功能提供有力的帮助。
研究结果
1、免疫系统衰老的共同变化以及器官特异性变化
文章首先分析了年轻（3-6 个月）和老年（17-24 个月）C57BL/6J 小鼠的免疫系统概况。从年轻和老年小鼠的四个器官：免疫器官（脾脏）、外周免疫区室（腹膜腔）、呼吸器官（肺）和代谢活跃器官（肝脏）分选CD45免疫细胞，并进行了 scRNA-、TCR- 和 BCR-seq 测序（图1A）。数据聚类揭示了各个器官中的主要免疫细胞群在衰老过程中发生的一些变化（图 1 B-1D )。最引人注目的观察是 GZMK CD8 T 细胞在所有四个器官中的积累。器官特异性变化包括与年龄相关的自然杀伤 (NK) 细胞和幼稚 T (Tn) 细胞减少；脾脏和腹膜 B 细胞的改变；腹膜、肺和肝中巨噬细胞亚群的变化；脾调节性 T (Treg) 细胞增加（图 1B -1D）。
2、先天免疫系统衰老的器官特异性变化
作者对年轻和老年小鼠进行了流式细胞术分析，以验证骨髓和先天淋巴细胞的年龄相关变化（图2A 和 2B）。这些改变包括腹腔巨噬细胞数量的显著减少（图 2 C）和肺泡巨噬细胞的减少（图 2 D)。这一过程被老年小鼠肺间质巨噬细胞 (IMΦ) 和肝巨噬细胞中单核细胞 (CCR2 和 CX3RC1) 的增加所抵消（图 2 D-2F）。与 scRNA-seq 数据一致，衰老小鼠的多个器官中 NK 细胞的比例降低（图 2 G）。
衰老改变增加了脾脏和腹膜Zbtb32 B 细胞亚群（图 2 H-2J）。随着年龄的增长，腹膜 B-1 细胞（第 3 组）和脾脏Zbtb32 B 细胞（第 7 组）的两个 B 细胞亚群显示出在老年小鼠中的克隆性增加（图 2 K）。为了评估这种表型是否与克隆反应相关，作者分析了 CD4T 细胞中配对的 TCRα/TCRβ 库。作者发现，与研究组织内的年轻小鼠相比，老年小鼠的 CD4 TCR 多样性没有改变（图 2 P)。此外，作者发现年轻和老年小鼠的组织之间几乎没有共享 CD4 TCR 克隆（图 2 P 和 2Q）。这些结果表明，衰老过程中各种器官中促炎 CD4 T 细胞的积累与其 TCR 多样性的深刻改变无关。
关键词：
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