2023年9月12日，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院李漢杰課題組聯(lián)合深圳市寶安區(qū)婦幼保健院、深圳大學(xué)、上海交通大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等單位在Cell（IF=57.49）發(fā)表了研究論文：An immune cell atlas reveals the dynamics of human macrophage specification during prenatal development至關重要。 該研究通過(guò)構(gòu)建人類產(chǎn)前免疫細(xì)胞發(fā)育的時(shí)空動(dòng)態(tài)圖譜進行部署，揭示了多種巨噬細(xì)胞亞型在發(fā)育過(guò)程中的分化起源不容忽視、空間定位高質量、功能特征及轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制新產品。

重大貢獻(xiàn)：

1. 突破性的發(fā)現(xiàn)了一群在轉(zhuǎn)錄組大面積、特征蛋白表達(dá)積極參與、和形態(tài)上與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞類似且存在于皮膚、睪丸和心臟中的類小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia-like cells）有望。它們是早期表皮中的主要免疫細(xì)胞群進一步推進，沿背-側(cè)-腹軸呈極化分布。這群類小膠質(zhì)細(xì)胞可以與神經(jīng)嵴細(xì)胞相互作用方案，并調(diào)節(jié)其向黑色素細(xì)胞的分化應用的選擇。

2. 清晰的鑒定了一群廣泛分布的促血管生成巨噬細(xì)胞（Proangiogenic macrophages, PraM），它們駐留在多個(gè)器官的血管周圍左右。這些促血管生成巨噬細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞均從起源于卵黃囊的巨噬細(xì)胞前體分化而來(lái)背景下。

3. 構(gòu)建了橫跨「18個(gè)發(fā)育階段」、「19種組織」的人類胚胎免疫系統(tǒng)發(fā)育高分辨率圖譜可靠保障。為研究人類巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性和發(fā)育提供了一個(gè)高分辨率的時(shí)空動(dòng)態(tài)圖譜自然條件，有助于理解其在發(fā)育過(guò)程中的不同作用。研究團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一個(gè)專門(mén)的數(shù)據(jù)庫(kù)（119.8.233.169）開展，方便共享數(shù)據(jù)互動互補，促進(jìn)研究成果的共同探索和領(lǐng)域發(fā)展。

巨噬細(xì)胞幾乎分布于全身每一個(gè)部位意向。巨噬細(xì)胞高度異質(zhì)性意料之外，主要表現(xiàn)在形態(tài)、定位開展面對面、基因表達(dá)譜及功能等方面系統，這些表型由巨噬細(xì)胞的發(fā)育起源（先天）和駐留的微環(huán)境所（后天）決定。具有組織特異性特征的巨噬細(xì)胞包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)的小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia）進一步提升、肝臟的枯否細(xì)胞（Kupffer cells）和表皮的朗格漢斯細(xì)胞（Langerhans cells）等空間廣闊。還有一些分布于多個(gè)器官的巨噬細(xì)胞，如血管周圍巨噬細(xì)胞（Perivascular macrophages）改革創新≈R和技能；趪X類動(dòng)物（尤其小鼠）的研究結(jié)果，學(xué)術(shù)界對(duì)巨噬細(xì)胞亞型的多樣性新模式、發(fā)育起源以及組織特異性的形成有了一定的共識(shí)實現。但是，這些發(fā)現(xiàn)是否適用于人類仍是一個(gè)未知數(shù)組織了。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)來(lái)自受孕后4-26 PCW（Postconceptional Week服務體系，PCW）囊括19種人類胚胎組織樣本的免疫細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，獲得了近30萬(wàn)個(gè)高質(zhì)量的免疫細(xì)胞(見(jiàn)下圖)搶抓機遇，并鑒定了11種主要的免疫細(xì)胞類型分析，包括：巨噬細(xì)胞（Macrophages）、祖細(xì)胞（Progenitor cells）投入力度、B 淋巴細(xì)胞創造、T 淋巴細(xì)胞、先天淋巴細(xì)胞（Innate-like lymphocytes）貢獻法治、自然殺傷細(xì)胞（Natural killer cells）設備製造、樹(shù)突狀細(xì)胞（Dendritic cells）、單核細(xì)胞（Monocytes）攻堅克難、巨核細(xì)胞（Megakaryocytes）管理、粒細(xì)胞（Granulocytes）和紅細(xì)胞（Erythrocytes）。在此基礎(chǔ)之上雙向互動，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)每一種主要的免疫細(xì)胞類型進(jìn)行了更細(xì)致的分類效率和安，最終注釋得到56種免疫細(xì)胞亞型。

研究人員重點(diǎn)對(duì)巨噬細(xì)胞進(jìn)行了研究并將其進(jìn)一步細(xì)分為了15個(gè)亞群新品技。通過(guò)時(shí)空分析範圍，他們發(fā)現(xiàn)在人類胚胎發(fā)育時(shí)期，巨噬細(xì)胞就已經(jīng)具有了顯著的組織特異性紮實做。在4 PCW左右（器官初形成階段）空間廣闊，巨噬細(xì)胞前體就已經(jīng)出現(xiàn)在胚胎以及卵黃囊中并一直持續(xù)到大概8 PCW，直到被成熟的組織駐留巨噬細(xì)胞所替代提供深度撮合服務。在這些巨噬細(xì)胞中服務品質，一部分亞型具有顯著的組織特異性特征，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞組成部分，肝臟中的枯否細(xì)胞影響、表皮中的朗格漢斯細(xì)胞等。而另外一部分亞型共享于多個(gè)組織中的過程中，如促血管生成巨噬細(xì)胞以及其前體細(xì)胞（pre-Proangiogenic macrophages, pre-PraM）發展契機。研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)腎上腺中有一群組織駐留巨噬細(xì)胞（AXL+, FCGR3A+）廣泛關註，睪丸中也存在一群組織駐留巨噬細(xì)胞（MMP9+）和一群具有破骨細(xì)胞特征的巨噬細(xì)胞（ACP9+, SIGLEC15+, MMP9+）。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)之外的類小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia-like cells）

研究人員在胚胎多個(gè)外周組織（皮膚發力、心臟及睪丸）中鑒定出一群和小膠質(zhì)細(xì)胞有相似基因表達(dá)譜特征的巨噬細(xì)胞優勢領先。這一發(fā)現(xiàn)打破小膠質(zhì)細(xì)胞只存在于腦及脊髓中的傳統(tǒng)認(rèn)知。這群細(xì)胞高表達(dá)P2RY12, TMEM119, SALL1, C3等和小膠質(zhì)細(xì)胞相同的特征基因共創美好，并且在無(wú)監(jiān)督聚類分析中推動並實現，這群細(xì)胞也和腦、脊髓中的小膠質(zhì)細(xì)胞聚為一類特點。研究人員因此將這群新發(fā)現(xiàn)的分布在多個(gè)外周組織的細(xì)胞命名為類小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia-like cells）積極回應。流式分析進(jìn)一步驗(yàn)證了這群外周組織中的類小膠質(zhì)細(xì)胞與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞一樣，都呈現(xiàn)CD45lowP2RY12+MRC1-的表型又進了一步。此外多種場景，基于多重免疫熒光實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)類小膠質(zhì)細(xì)胞在Carnegie Stages 12（CS12）時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)在表皮組織中貢獻力量。在14 PCW之前使用，類小膠質(zhì)細(xì)胞一直是表皮中最主要的免疫細(xì)胞，此后細(xì)胞比例才開(kāi)始逐漸減少發行速度，在20 PCW之后更加堅強，基本被朗格漢斯細(xì)胞替代。在胚胎心臟中性能，類小膠質(zhì)細(xì)胞最早出現(xiàn)在CS13的主動(dòng)脈（aorta）中初步建立，并且在26 PCW之前一直是主動(dòng)脈中最主要的免疫細(xì)胞。而成人主動(dòng)脈組織中則檢測(cè)不到這群類小膠質(zhì)細(xì)胞供給。在胚胎睪丸中的方法，類小膠質(zhì)細(xì)胞最早能夠在CS14的時(shí)候被檢測(cè)到，主要存在于附睪（epididymis）中的輸出小管（efferent duct）周圍進行探討，而在睪丸實(shí)質(zhì)（parenchyma）中比例則較低（圖2）落到實處。

表皮和中樞神經(jīng)系統(tǒng)均起源于外胚層，而主動(dòng)脈和附睪則起源于主動(dòng)脈-性腺-中腎（aorta-gonad-mesonephros, AGM）區(qū)域最新。研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)技術創新，小膠質(zhì)細(xì)胞以及類小膠質(zhì)細(xì)胞的前體從卵黃囊遷移到外胚層和 AGM 區(qū)域，隨后在這兩個(gè)區(qū)域獨(dú)立分化為小膠質(zhì)細(xì)胞或類小膠質(zhì)細(xì)胞重要作用。

表皮駐留的類小膠質(zhì)細(xì)胞呈極化分布持續向好，與神經(jīng)嵴細(xì)胞互作并調(diào)控其分化

由于類小膠質(zhì)細(xì)胞在表皮中最為豐富，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究了它們?cè)诒砥そM織中的功能充足。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)進展情況，與四肢和腹部皮膚相比，類小膠質(zhì)細(xì)胞在背部和頭部表皮中比例更高綠色化發展。在9 PCW時(shí)至關重要，背部表皮中幾乎所有的免疫細(xì)胞都是類小膠質(zhì)細(xì)胞不久前，而四肢表皮中約60%的免疫細(xì)胞是類小膠質(zhì)細(xì)胞。進(jìn)一步定量分析表明背景下，在胚胎發(fā)育不同階段綜合措施，背部表皮的類小膠質(zhì)細(xì)胞都比四肢表皮更多長期間，分布更密集（圖3）基本情況。

類小膠質(zhì)細(xì)胞在表皮中的極化分布模式與神經(jīng)嵴細(xì)胞（neural crest cells， NCCs）的背外側(cè)遷移路線（dorsolateral migration）有類似之處高端化，因此研究人員猜測(cè)表皮的類小膠質(zhì)細(xì)胞與NCCs之間可能存在某種互作力量。NCCs是外胚層衍生的多能干細(xì)胞，背外側(cè)遷移時(shí)可分化為黑色素細(xì)胞（melanocytes）提單產。通過(guò)多重免疫熒光實(shí)驗(yàn)深入實施，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)表皮中的類小膠質(zhì)細(xì)胞和NCCs之間存在直接的相互作用。與之一致的是發展空間，研究團(tuán)隊(duì)觀察到類小膠質(zhì)細(xì)胞和黑色素母細(xì)胞（melanoblasts）的密度在不同發(fā)育階段沿表皮的背-側(cè)-腹軸（dorsal-lateral-ventral axis）逐漸降低效果。

為了評(píng)估類小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)嵴細(xì)胞分化的影響，研究團(tuán)隊(duì)體外培養(yǎng)了來(lái)源于胚胎背部的新鮮皮膚組織塊足了準備。在胚胎皮膚中用氯膦酸二鈉脂質(zhì)體巨噬細(xì)胞清除劑Clodronate Liposomes清除類小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia-like cells）顯著減少了黑色素母細(xì)胞的數(shù)量合作關系，這提示了類小膠質(zhì)細(xì)胞可能會(huì)調(diào)控神經(jīng)嵴細(xì)胞向黑色素細(xì)胞的分化（圖3）。

廣泛分布于多個(gè)臟器中的促血管生成巨噬細(xì)胞

研究人員在多個(gè)臟器中都鑒定到了一群高表達(dá)促血管生成基因（VEGFA, TNF, IL1B, CXCL8/IL8）的巨噬細(xì)胞深刻內涵，并且這群細(xì)胞在不同組織中都具有相似的基因表達(dá)譜傳遞。體外成管實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這群細(xì)胞促血管生成的功能。他們進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)深入闡釋，這群細(xì)胞在各個(gè)臟器中都富集在血管周圍（圖4）相關性。

研究團(tuán)隊(duì)又進(jìn)一步分析了這群促血管生成巨噬細(xì)胞的發(fā)育起源。通過(guò)多種擬時(shí)序分析算法推斷這群細(xì)胞是從卵黃囊起源的巨噬細(xì)胞前體分化而來(lái)物聯與互聯，并且中間經(jīng)歷了一個(gè)相對(duì)不成熟的前體狀態(tài)（pre-PraM）穩定。擬時(shí)序分析推算出的分化軌跡與細(xì)胞的真實(shí)采樣時(shí)間高度一致，并且其促血管生成信號(hào)也在隨之增強(qiáng)供給。此外優勢與挑戰，研究團(tuán)隊(duì)用成管的內(nèi)皮細(xì)胞上清液培養(yǎng)來(lái)源于卵黃囊的早期巨噬細(xì)胞前體，發(fā)現(xiàn)可以誘導(dǎo)出表達(dá)促血管生成基因的巨噬細(xì)胞投入力度。這些結(jié)果明確了這群促血管生成巨噬細(xì)胞的發(fā)育起源創造。

總而言之，該研究通過(guò)對(duì)人類產(chǎn)前階段近30萬(wàn)個(gè)免疫細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析貢獻法治，著重描繪了15種巨噬細(xì)胞亞型的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化設備製造。突破性的發(fā)現(xiàn)了一群在轉(zhuǎn)錄組、特征蛋白表達(dá)攻堅克難、和形態(tài)上與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞類似且存在于皮膚管理、睪丸和心臟中的類小膠質(zhì)細(xì)胞重要組成部分。它們是早期表皮中的主要免疫細(xì)胞群，沿背-側(cè)-腹軸呈極化分布合作。這群類小膠質(zhì)細(xì)胞可以與神經(jīng)嵴細(xì)胞相互作用勃勃生機，并調(diào)節(jié)其向黑色素細(xì)胞的分化。通過(guò)功能極致用戶體驗、空間特征提供有力支撐、分化軌跡的研究，研究團(tuán)隊(duì)還細(xì)致解析了一種尚未被充分了解的促血管生成巨噬細(xì)胞建議，它們駐留在多個(gè)器官的血管周圍品率。這些促血管生成巨噬細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞均從起源于卵黃囊的巨噬細(xì)胞前體分化而來(lái)（圖5）。該文章為研究人類巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性和發(fā)育提供了一個(gè)高分辨率的時(shí)空動(dòng)態(tài)圖譜不斷發展，有助于理解其在發(fā)育過(guò)程中的不同作用積極影響。