作者,Evil Genius
距离300万字出关的日子很近了。

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今日参考文献,大家平时多看看文献,我们2026空间转录组系列课程会分享解读大量的文献,非常有助于大家自己的课题。

知识积累
微解剖分区:上皮下穹窿区(SED)是B细胞相互作用最活跃的区域。
关键细胞类型:DN2细胞在SED中富集,且其介导的相互作用以免疫抑制性为主(涉及CD86、progranulin、EBI3等分子),这解释了GALT为何能长期接触大量微生物抗原却不引发急性炎症。
临床相关性:溃疡性结肠炎(UC)患者阑尾GALT的微解剖结构被破坏,DN2细胞分布及免疫调节因子表达发生改变,提示GALT免疫调节功能的紊乱可能参与肠道炎症的发生。
核心观点:GALT通过B细胞产生的免疫调节因子维持一种“慢性活跃但非炎症”的稳态,该稳态一旦被打破,可能与炎症性肠病相关。
结果1、空间转录组学实现GALT中细胞谱系的可视化
技术路线:利用CosMx空间转录组平台获取阑尾组织数据,结合已发表的scRNA-seq参考数据集,通过数据转移方法将细胞谱系标签(如B细胞、T细胞、髓系细胞等)赋予空间转录组中的每个细胞,从而实现细胞类型的空间定位。
空间分布特征:
B细胞和T细胞倾向于聚集在同谱系区域(即“抱团”),邻域相似性最高。
髓系细胞则更倾向于分布在不同谱系混合的区域,邻域相似性最低。
统计学分析显示,所有细胞谱系都显著地与自己同谱系的细胞邻近。
细胞间相互作用:
间质细胞与髓系细胞、内皮细胞之间存在正向相互作用。
B细胞与所有其他谱系之间均为负向相互作用,说明B细胞在空间上相对“孤立”于其他类型细胞。
总体结论:该空间转录组方法成功揭示了GALT中不同免疫细胞谱系的有序空间组织结构,为后续研究B细胞与其他细胞的互作奠定了空间图谱基础。

结果2、数据整合实现在CosMx图像中识别B细胞亚群
技术挑战:CosMx平台的1000探针组所含基因不足以精细区分B细胞亚群,因此需要借助外部参考数据。
解决方案:研究团队自行生成了一个CITE-seq数据集(同时检测转录组和表面蛋白),从人阑尾分选B细胞进行测序,然后通过基于锚点的数据转移方法,将CITE-seq中精细的B细胞亚群标签(如过渡B细胞、活化初始B细胞、生发中心B细胞、DN2细胞、MZB细胞、类别转换记忆B细胞等)映射到CosMx空间数据中。
主要B细胞亚群鉴定依据:
过渡B细胞:CD10+
活化初始B细胞(aNAV):CD11c+、FCRL5+
生发中心细胞:分为Ki67+的中心母细胞和Ki67−的中心细胞
DN2细胞:CD27−、IgD−、CXCR5−、CD21−、CD11c+(高表达FCRL4/5)
MZB细胞:CD27+、IgM+
类别转换记忆B细胞:CD27+、非IgM/IgD
关键空间邻近性发现:
浆母细胞与浆细胞在空间上邻近(发育相关)。
DN2细胞与髓系细胞在SED区域存在显著邻近性。
数据一致性验证:生发中心B细胞在空间数据中占比高于CITE-seq悬液数据,说明某些细胞类型在组织解离过程中可能损失,但空间数据能更真实反映其原位丰度。
跨平台数据整合策略有效克服了空间转录组探针数量有限的瓶颈,为后续研究B细胞亚群的空间互作提供了基础。

结果3、在CosMx数据集中鉴定GALT中B细胞的细胞间相互作用
分析方法:利用配体-受体数据库,结合空间邻近性(细胞间的“边”),识别B细胞与其他谱系细胞之间的潜在相互作用,并计算相互作用强度(结合配体表达量和受体表达量)。
空间分布特征:SED区域是全组织相互作用强度最高的区域,这与该区域细胞类型丰富、免疫活动活跃一致。
主要活跃亚群:aNAV细胞和DN2细胞虽然细胞数量不多,但与非B细胞谱系的相互作用强度最大,说明它们功能活跃。
DN2细胞的关键互作对象:DN2细胞与CD4 T细胞、CD8 T细胞、间质细胞和髓系细胞均有强相互作用,且DN2细胞既可作为信号来源(表达配体)也可作为靶细胞(表达受体)。
DN2细胞参与的功能通路:其相互作用广泛涉及细胞因子信号传导、白细胞活化、细胞运输和细胞迁移。
重要发现——非特异性相互作用:
IL-16被鉴定为DN2细胞与CD4+免疫细胞之间互作的介导分子。
但进一步验证发现,IL-16并非DN2细胞特有,而是由大多数B细胞普遍表达。
这种相互作用更多是由于空间上的邻近性(均在SED区域)所致,而非某个B细胞亚群的特异性功能。
结论:B细胞来源的IL-16与CD4分子的相互作用可能在组织中具有功能意义,但不属于任何特定B细胞亚群的专属特征。

结果4、B细胞亚群特异性标志物参与细胞间相互作用
不同亚群具有独特的相互作用谱:
初始B细胞:主要通过LTA-TNF受体通路参与淋巴组织稳态和炎症负调控。
MZB细胞:通过NOTCH2-DLL1与间质细胞互作,支持其在GALT中的发育。
DN2细胞是互作最活跃的亚群,其特异性相互作用包括:
TNFRSF13B-TNFSF13B:支持SED区域T细胞非依赖性IgA类别转换。
CD86、GRN、EBI3、SIGLEC10:编码免疫调节蛋白,主要定位于SED和生发中心区域。
DN2细胞在抗原呈递中的潜在作用:DN2细胞富集表达HLA、B2M、CD74等与抗原呈递相关的分子,与其表达CD86一致。
循环迁移差异:
MZB细胞、记忆B细胞和IgM-only B细胞表达CCR7,参与淋巴细胞再循环。
DN2细胞不表达CCR7,提示其较少参与系统性循环,可能更多驻留于组织局部。
通过亚群特异性标志物鉴定B细胞亚群,揭示了它们在GALT中通过配体-受体相互作用参与局部免疫功能调节的多样化和分工。

结果5、DN2细胞表达CD86、GRN和EBI3基因及蛋白
研究背景:前期分析发现DN2细胞表达的CD86、GRN和EBI3参与SED区域的细胞互作,本节以CD86为代表进行实验验证。
验证方法:
IMC(成像质谱细胞术):使用mRNA靶向探针,在FFPE切片上同时检测多个标记物,识别微解剖结构。
IF(免疫荧光)和CM(共聚焦显微镜):在蛋白水平验证CD86与B细胞标志物CD20的共定位。
DN2细胞鉴定:通过FcRL4⁺ CD11c⁺(ITGAX⁺) 双阳性来识别DN2细胞。
主要发现:
CD86 mRNA信号在DN2细胞中表达,包括位于上皮内的DN2细胞。
在SED区域,表达CTLA4的CD4 T细胞与CD86 mRNA信号紧密邻近,提示CD86-CTLA4可能介导DN2与CD4 T细胞之间的免疫调节相互作用。
蛋白水平验证:CD86与CD20(B细胞标志物)共表达于上皮内和SED区域,经共聚焦显微镜确认,排除了M细胞的干扰。
DN2细胞确实在基因和蛋白水平表达CD86,且其空间位置与表达CTLA4的CD4 T细胞邻近,支持DN2 B细胞通过CD86-CTLA4通路参与免疫调节的假说。

GRN(颗粒蛋白前体)验证
DN2细胞表达GRN mRNA:在SED区域确认DN2细胞(CD11c⁺ FcRL4⁺)表达GRN。
靶受体表达:GRN的受体TNFRSF1A和TNFRSF1B在SED区域表达,其中TNFRSF1B由CD68⁺髓系细胞、CD4⁺ T细胞和CD8⁺ T细胞表达,这些细胞恰好与表达GRN的DN2细胞位于同一区域。
蛋白水平验证:IF和CM确认B细胞在FAE和SED表达progranulin前体蛋白。
补充说明:大多数GRN并非由B细胞表达(提示还有其他细胞来源)。

EBI3验证
背景:EBI3是IL-27(+p28)和IL-35(+p35)的共同亚基。研究发现邻近细胞表达其受体IL27RA和IL6ST,提示EBI3可能介导细胞互作。
排除p28/p35:CITE-seq数据显示DN2细胞不显著表达IL27(p28)和IL12A(p35),说明DN2细胞产生的EBI3并非以完整IL-27或IL-35细胞因子形式发挥作用,可能以EBI3单体或其他形式参与调控。
表达验证:IMC确认DN2细胞表达EBI3基因,且在生发中心亮区也有表达;IF和CM在蛋白水平确认SED中B细胞表达EBI3。

结果6、GALT中的B细胞维持稳态,在UC中发生失调
健康对照 vs UC的空间结构差异
健康对照:B细胞和T细胞呈分区分布(各自聚集),组织结构有序。
UC患者:B细胞和T细胞混合分布,分区丧失,且不同UC样本之间异质性很大。
DN2细胞分布改变
健康对照:DN2细胞更靠近上皮(SED区域)。
UC患者:DN2细胞远离上皮,分布位置发生偏移。
免疫调节分子表达变化
| 分子 | 健康对照 | UC患者 |
|---|---|---|
| CD86 | DN2细胞高表达 | B细胞低表达(但上皮内非B细胞仍有表达) |
| Progranulin (GRN) | B细胞表达 | 靠近上皮的B细胞大量表达 |
| EBI3 | B细胞表达 | 靠近上皮的B细胞大量表达 |
健康状态下,DN2细胞通过表达CD86、GRN、EBI3等免疫调节分子,在SED区域维持免疫抑制性微环境,防止对肠道微生物的过度炎症反应。
UC状态下,B细胞分布异常 + 免疫调节分子表达谱改变(CD86下调、GRN/EBI3上调),导致局部免疫调节失衡,可能促进肠道炎症。
这为“GALT免疫调节功能紊乱参与炎症性肠病发病”提供了直接证据。

最后,来看看方法



