DNA和RNA测序技术的不断进步，单细胞基因组测序及转录组测序等技术为许多涉足基因测序领域的科研人员提供了多种可选择的技术手段。
2017年11月10日，来自博德研究所的研究团队发布了首张高分辨率的小肠上皮细胞基因表达图谱，为研究炎性肠病、小肠癌等一系列肠道疾病提供了生物学参考。2017年11月22日，美国斯坦福大学骆利群教授等人，首次将单细胞RNA测序技术运用到果蝇的嗅觉神经研究，可以通过分析基因表达图谱对神经细胞进行准确分类。2017年12月，张鹍教授团队结合两种新一代高通量单细胞核测序技术成功绘制了成年人脑第二代单细胞图谱，不仅能利用转录组学分析鉴定不同功能的细胞类型，还能通过表观遗传特征更好地描述这些表达谱是如何调节或维持的。
不断发展的基因组研究工具和单细胞分析技术正在改变我们对健康和疾病中人体免疫系统的理解。近日，来自La Jolla过敏与免疫研究所等机构的研究人员利用单细胞RNA测序技术对血液中的免疫细胞进行了测序，发现细胞毒性T细胞（CD4-CTL）来源于一部分称为CD4-TEMRA的T细胞。相关研究结果于近日发表在Science Immunology期刊上。
CD4+辅助性T细胞在免疫反应中通常扮演着中间角色，有助于启动其他免疫细胞。但在某些情况下，如在患有慢性病毒感染的人中，CD4辅助性T细胞将转化为细胞毒性T细胞（CD4-CTL），CD4-CTL在几种病毒感染中均起到保护作用，也被观察到在保护抗肿瘤反应中发挥作用。然而人们对于CD4-CTL的生物学特性、功能特性和异质性还知之甚少。
研究人员从来自世界各地的健康成人捐献者血样中，分离提取外周血单核细胞，包括T细胞、B细胞、NK细胞和单核细胞，然后对分离出的9000多个CD4+T细胞进行了单细胞RNA测序，分析发现CD4-CTL来源于一部分称为CD4-TEMRA的T细胞。
研究人员了解到，其中一些捐献者曾经感染过登革热病毒或人巨细胞病毒，而这两种病毒都会对CD4-CTLs产生影响。所以，针对曾感染登革热病毒的捐献者，研究人员比较了CD45RA细胞（TEMRA）、效应记忆细胞（TEM）和中枢记忆细胞（TCM）中CD4+T细胞的全长转录组。
经分析发现，登革热感染者的TEMRA细胞亚群中富含111个转录本，而这些转录本，如GZMB、SPON2和CX3CR1，与CD8+T淋巴细胞和自然杀伤细胞的细胞毒性能力有关，其他转录本如ZNF 683和Tbx 21，则编码与CTL功能相关的转录因子，该研究结果证实了TEMRA细胞对CD4-CTL的富集作用。
通过比较单个细胞与大量细胞的T细胞抗原受体库，研究人员发现，与TEM和TCM细胞相比，TEMRA细胞亚群拥有更大的克隆扩增。当比较不同人群的CD4-CTL的克隆和转录水平时，研究人员注意到CD4-TEMRA细胞具有高度异质性。
尽管如此，使用聚类软件归类后，研究人员发现CD4-TEMRA细胞可以分成四个亚群。通过分析比较各亚群的转录组，结果显示其中两个亚群1和2可能具有高细胞毒性的CD4-CTL效应物，而另外两个亚组似乎是亚群1、2的记忆前体细胞。亚群1和2的特征是高水平的KLRG1和低水平的IL-7R，而亚群3和4的特征是低水平的KLRG1和高水平的IL-7R。通过对样本的进一步纵向研究，也证实了这些前体细胞确实产生了CD4-CTL效应。
该研究中，单细胞RNA测序技术为发现新的免疫前体细胞提供了技术支持，大大增加我们对免疫细胞的了解，同时该研究的新发现也拓宽了测序技术的应用方向。深入了解CD4-CTL前体细胞的起源和生物学特性，可以为产生持久、有效的CD4-CTL免疫机制提供参考，有助于人们找到提高疫苗免疫应答的方法。现在，加州的研究人员已经发现了CD4-CTL是如何生成的，从而为艾滋病、癌症以及丙肝等疾病的疫苗设计打开了大门。
作者写道：“了解潜在长寿命的CD4-CTL前体的起源和生物学，可能为在预防病毒感染和癌症疫苗接种后，制定促进持久的CD4-CTL免疫应答的策略铺平道路。”
参考资料：
1. Single-Cell Transcriptome Sequencing Uncovers New Immune Precursor Cell
2. Precursors of human CD4+ cytotoxic T lymphocytes identified by single-cell transcriptome analysis
本文由 SEQ.CN 作者：戴胜 发表，转载请注明来源！
