scRNAseq免疫细胞注释：

• 免疫细胞注释-1：T细胞
• 免疫细胞注释-2：髓系细胞
• 免疫细胞注释-3：B细胞

PBMC中淋巴细胞约占70～90％，在PBMC中占多数的淋巴细胞中，约70～85％为CD3^＋T细胞（占PBMC的比例约45～70％），5～20％为B细胞（占PBMC的比例约15％），5～20％为NK细胞（占PBMC的比例约15％）。

T细胞因成熟于胸腺而得名，主要功能是介导细胞免疫和调节机体的免疫应答。T细胞来源于骨髓干细胞（胚胎期来源于卵黄囊和胚肝），在胸腺中发育和分化。成熟后进入外周免疫器官的胸腺依赖区定居，并循血液->组织->淋巴->血液进行淋巴细胞再循环而遍布全身。

1 T细胞的分类

• 根据所处的活化阶段分类

(1) 初始T细胞(naïve T cell, Tn)：从未接受过抗原刺激的成熟T细胞，不增殖，主要功能是识别抗原。初始T细胞在外周淋巴器官内接受DC提呈的pMHC刺激而活化，并最终分化为效应T细胞和记忆细胞。
(2)效应性T细胞(effector T cell, Te)：是初始T细胞收到抗原刺激分化出来的，能够特性的识别抗原的T细胞，是直接发生免疫反应，行使免疫效应的主要的细胞，具有释放淋巴因子的功能。
(3)记忆T细胞(memory T cell, Tm) ：包括中心记忆性T细胞(Tcm)和效应记忆性T细胞(Tem)。Tm可由效应T细胞分化而来，也可由初始T细胞接受抗原刺激后直接分化而来。Tcm位于次级淋巴器官，当再次受到抗原刺激可快速增殖并分化为效应T细胞，进行免疫保护；Tem 位于外周组织，当再次受到抗原刺激可快速产生效应细胞因子，进行免疫保护。T细胞在体内存活的时间可数月至数年。其记忆细胞存活的时间则更长。

在分化过程中，T细胞逐渐获得对细胞因子、组织归巢受体、抗凋亡分子的响应能力，逐渐获得效应功能，同时也逐渐丢失了淋巴结归巢受体、增殖能力、IL-2产生、自我更新和存活的能力。
Tn和Tcm均表达CD62L（L选择素，属于淋巴结归巢受体）和CCR7（趋化因子受体7），所以它们大多聚集在次级淋巴器官，而Tem和Te则缺失这两种分子，因此他们大多存在于外周血。
Tcm和Tem之间，细胞因子分泌不同，Tcm的增殖能力强，IL-2分泌能力强，而Tem则分泌效应因子，例如IFN-γ和IL-4。

• 根据CD分子分亚群

(1) CD4＋T细胞(约占PBMC 25～60％)：CD4表达于60％~65％T细胞及部分NKT细胞，巨噬细胞和树突状细胞亦可表达CD4，但表达水平较低。活化后，分化为Th细胞，也有少数CD4+效应T细胞具有细胞毒作用和免疫抑制作用。
(2) CD8＋T细胞(约占PBMC 5～30％)：CD8表达于30％~35％T细胞，活化后，分化为细胞毒性T细胞（CTL），具有细胞毒作用，可特异性杀伤靶细胞。
正常外周血中CD4^＋T细胞和CD8^＋T细胞比例约2:1。

⚠️CD4是一种蛋白质“标签”，除了T细胞表达以外，CD4基因在Monocyte里面也表达（尤其是CD14⁺Monocyte），而且CD4在Monocyte里的表达水平甚至高于它在CD4⁺T细胞中的表达水平，但Monocyte 并不表达CD3（包括CD3D, CD3E，CD3G）基因。此外，CD4虽然在Monocyte中的RNA表达水平高，但是蛋白水平表达值很低。

• 根据功能特征分亚群

(1)辅助性T细胞(Th细胞)
Th细胞均表达CD4，通常所称的CD4^＋T细胞即指Th。CD4作为蛋白“标签”存在于辅助T（Th）细胞表面，是Th细胞TCR识别抗原的共受体，与MHCⅡ类分子的非多肽区结合，参与Th细胞TCR识别抗原的信号转导。
未受抗原刺激的初始CD4^＋T细胞为Th0。可按照细胞因子表达的不同而继续分为不同的功能亚群，包括Th1、Th2、Th17、Th9、Treg、滤泡辅助性T、TR1等亚群。每种辅助性T细胞都会分泌不同类型的细胞因子来帮助机体应对不同的病原体的侵犯。
通过确定血液中的CD4T细胞的数量，可以大致判断一个人的免疫系统的状态。CD4T计数的检测可以预估一立方毫米血液中功能正常的CD4T细胞的数量。通常来说，在一定范围内，CD4T计数越高，免疫功能越强。

Th1：主要效应是通过分泌的细胞因子增强细胞介导的抗感染免疫，特别是抗胞内病原体的感染。
Th2：主要效应是辅助B细胞活化，其分泌的细胞因子也可促进B细胞的增殖、分化和抗体的生成。在超敏反应及抗寄生虫感染中也发挥重要作用。
Th9：通过分泌其特征性细胞因子IL-9在过敏性疾病、抗寄生虫感染和自身免疫病中发挥重要作用。
Th17：参与固有免疫和某些炎症的发生，在免疫病理损伤，特别是自身免疫病的发生和发展中起重要作用。
Th22：参与上皮细胞的生理功能和炎性病理过程，特别是在炎性皮肤疾病的免疫病理中发挥重要作用。
Tfh：滤泡辅助T细胞，是辅助B细胞应答的关键细胞。

(2) 细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocyte，CTL）
CTL表达CD8，通常所称的CD8+T细胞即指CTL，现在可大致分为200个功能表型。同样具有细胞毒作用的γδT细胞和NKT细胞不属于CTL。CTL的主要功能是杀伤靶细胞。

(3) 调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）
通常所称的Treg是CD4+CD25+Foxp3+的T细胞。主要通过两种负调控免疫应答，在免疫耐受、自身免疫病、感染性疾病、器官移植及肿瘤等多种疾病中发挥重要作用。

CD4⁺ Th细胞通常是作为是免疫系统中的“辅助”角色，它们大多数情况并不能直接中和感染，而是引导并触发机体对感染源的免疫应答，类似于免疫系统的“哨兵”。在启动免疫应答后，后再由CD8⁺ Tc细胞来扮演“行刑官”的角色，清除感染源（包括被HIV感染的CD4细胞）。

• 根据TCR类型分类

(1) αβT细胞：即通常所称的T细胞，占脾脏、淋巴结和循环T细胞的95％以上。

αβT细胞亚群

(2) γδT细胞：主要分布于皮肤和黏膜组织，大多数γδT细胞为CD4-CD8-，少数可表达CD8。γδT细胞具有抗感染和抗肿瘤作用，可杀伤病毒或细胞内细菌感染的靶细胞，表达热休克蛋白和异常表达CD1分子的靶细胞，以及杀伤某些肿瘤细胞。

图片来自流式中文网

拓展：
记忆性CD8 T细胞也是一个异质性很强的T细胞群，根据表型，功能及转录因子可以进一步分为以下不同的亚群：

TEM：效应记忆T细胞(Effector memory T Cell)；TCM：中枢记忆T细胞(Central memory T Cell)；Tpm：外周记忆T细胞（Peripheral Memory T Cell）；TRM：组织驻留记忆T细胞（Tissue Resident Memory）；T SCM ：干细胞记忆T细胞（Stem cell memory T cell）

参考：Martin MD and Badovinac VP (2018) Defining Memory CD8 T Cell. Front. Immunol. 9:2692. doi: 10.3389/fimmu.2018.02692

2 T细胞的marker

3. T细胞的注释文献参考

3.1 Lineage tracking reveals dynamic relationships of T cells in colorectal cancer

张泽民老师的这一篇文章是直接分选了CD4和CD8的T细胞进行了单细胞测序

8,530个T细胞，其中3,628个CD8T分了8群，4,902个CD4T细胞分了12群，这么精细的分群，厉害了！

Tn--初始T细胞
Tm--记忆型T细胞
Tcm--中央记忆型T细胞，中央军，Tem的前体细胞，归巢到淋巴结接收刺激信号分化Tem
Tem--效应记忆型T细胞，组织常驻记忆T细胞，地方驻军
Trm--组织驻留记忆T细胞(tissue -resident memory T)，一个特殊的肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）亚群，能够无限期地驻留在组织中，并能够对其同源抗原作出快速的免疫反应。
Treg--调节型T细胞，免疫系统的刹车，肿瘤免疫逃逸的帮凶
Tex--耗竭型T细胞，被肿瘤细胞摧残的失活T细胞，有逆转可能
Tfh--滤泡辅助型T细胞
Tfr--滤泡调节型T细胞

滤泡辅助性T细胞(follicular helper T cell, Tfh细胞)和滤泡调节性T细胞(follicular regulatory T cell, Tfr细胞)是具有相反作用的CD4+T细胞亚群。伴随着生发中心反应，一类由胸腺来源的nTreg细胞分化形成Tfr能够负向调控体液免疫的中心轴“Tfh–B细胞–抗体”。Tfh细胞和Tfr细胞的免疫平衡对促进生发中心的正常形成、B细胞的适当增殖分化以及抗体的合理产生具有重要意义。Tfh细胞的过度活化或Tfr细胞的活性失控会导致免疫耐受性的丧失、生发中心的形成障碍以及高水平自身抗体的异常,从而诱导病理损伤和异常的免疫应答,最终引发自身免疫性疾病。

3.2 Global characterization of T cells in non-small-cell lung cancer by single-cell sequencing

3.3 Single-cell landscape of the ecosystem in early- relapse hepatocellular carcinoma

3.4 Pan-cancer single cell landscape of tumor-infiltrating T cells

张泽民老师最新发在science上的文章

4. T细胞注释思路

1. 按照CD4和CD8的表达将细胞分为CD4⁺T和CD8⁺T
2. 看有没有Treg和特殊类型的T 如Tfh Tfr γδT Mait
3. 分Tn Tscm Tcm Tpm Trm Tem Temra Tef Tex
4. 有没有CD4+CD28low细胞

5. 其他小知识

T细胞活化标记：CD69、CD38、HLA-DR
CD69是细胞表面糖蛋白，属于C型选择素受体家族，是T细胞活化后上调的最早标志物之一。它在静止的淋巴细胞中以非常低的基础水平表达，一旦被植物血凝素激活（通过TCR激活的促分裂原）激活，1-2h即可在T细胞表面发现CD69，且其表达会在3-12小时之间呈时间依赖性地增加，直至24小时一直升高，此后下降。T细胞表面CD69与其单克隆抗体的结合可引发细胞外Ca²⁺ 的内流，细胞内TNF、IFN-γ等细胞因子的分泌，IL-2及其受体的合成与表达，增强转录因子AP-1的活性，并通过细胞内的信号传导增强T细胞的增殖。因此它被认为是一个T细胞增殖的共刺激信号。CD69表达的早期动力学和广泛分布使其成为在体外刺激试验中鉴定抗原反应性T细胞并有效纯化这些细胞的理想方法。但是，由于它会随细胞增殖而稀释，因此不能用于长期刺激试验。此外，当直接进行体外研究而不进行体外再刺激时，用CD69评估T细胞活化可能严重低估了体内活化T细胞的比例。

CD38由初始T细胞组成性表达，在静息记忆细胞中下调，然后在活化细胞中再次升高。CD38可以促进IL2，IFN-r分泌的增加而促进T细胞的激活和分化。

HLA-DR是人类II类主要组织相容性复合物（MHC）抗原，在抗原呈递细胞如B淋巴细胞和单核巨噬细胞的表面组成性表达，参与抗原向CD4 + T细胞的呈递。大多数T细胞不表达HLA-DR，只有在免疫应答时T细胞活化的晚期，一部分活化T细胞可表达HLA-DR。T细胞HLA-DR上调的原因及其后果尚未充分研究清楚，但有明确证据表明该现象是HIV疾病进展的标志。

CD2AP是CD4+T细胞的接头分子，在病毒感染时参与滤泡辅助性T细胞Tfh的分化调节并促进保护性抗体的产生。
TNFSF14促进T细胞活化和外周血T细胞招募到组织。

参考：

• T细胞接受抗原刺激后的五个阶段及其表型
• https://mp.weixin.qq.com/s/FXZfvZw4vxOUdvkzo78dog
• 人类T细胞亚群分析Marker基因汇总
• 张泽民团队的单细胞研究把T细胞分的如此清楚
• CD69、CD25、CD38、HLA-DR这四个细胞活化标记的意义和区别？