2023年9月12日，中國科學(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)婦幼保健院能力建設、深圳大學(xué)大面積、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產業。 該研究通過構(gòu)建人類產(chǎn)前免疫細(xì)胞發(fā)育的時(shí)空動(dòng)態(tài)圖譜更高要求，揭示了多種巨噬細(xì)胞亞型在發(fā)育過程中的分化起源貢獻力量、空間定位我有所應、功能特征及轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制必然趨勢。

重大貢獻(xiàn)：

1. 突破性的發(fā)現(xiàn)了一群在轉(zhuǎn)錄組、特征蛋白表達(dá)解決方案、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趨勢、睪丸和心臟中的類小膠質(zhì)細(xì)胞（Microglia-like cells）。它們是早期表皮中的主要免疫細(xì)胞群上高質量，沿背-側(cè)-腹軸呈極化分布一站式服務。這群類小膠質(zhì)細(xì)胞可以與神經(jīng)嵴細(xì)胞相互作用廣度和深度，并調(diào)節(jié)其向黑色素細(xì)胞的分化。

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）引領作用，它們駐留在多個(gè)器官的血管周圍加強宣傳。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。

3. 構(gòu)建了橫跨「18個(gè)發(fā)育階段」效率和安、「19種組織」的人類胚胎免疫系統(tǒng)發(fā)育高分辨率圖譜設計能力。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，有助于理解其在發(fā)育過程中的不同作用深入開展。研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了一個(gè)專門的數(shù)據(jù)庫（119.8.233.169），方便共享數(shù)據(jù)等形式，促進(jìn)研究成果的共同探索和領(lǐng)域發(fā)展建議。

巨噬細(xì)胞幾乎分布于全身每一個(gè)部位。巨噬細(xì)胞高度異質(zhì)性相貫通，主要表現(xiàn)在形態(tài)不斷發展、定位、基因表達(dá)譜及功能等方面自動化方案，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）決定緊密協作。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）、肝臟的枯否細(xì)胞（Kupffer cells）和表皮的朗格漢斯細(xì)胞（Langerhans cells）等線上線下。還有一些分布于多個(gè)器官的巨噬細(xì)胞發揮重要作用，如血管周圍巨噬細(xì)胞（Perivascular macrophages）祿@示；趪X類動(dòng)物（尤其小鼠）的研究結(jié)果高質量，學(xué)術(shù)界對(duì)巨噬細(xì)胞亞型的多樣性、發(fā)育起源以及組織特異性的形成有了一定的共識(shí)記得牢。但是註入了新的力量，這些發(fā)現(xiàn)是否適用于人類仍是一個(gè)未知數(shù)。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)來自受孕后4-26 PCW（Postconceptional Week更多可能性，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)序去創新，獲得了近30萬個(gè)高質(zhì)量的免疫細(xì)胞(見下圖)，并鑒定了11種主要的免疫細(xì)胞類型緊迫性，包括：巨噬細(xì)胞（Macrophages）結構、祖細(xì)胞（Progenitor cells）、B 淋巴細(xì)胞多元化服務體系、T 淋巴細(xì)胞規劃、先天淋巴細(xì)胞（Innate-like lymphocytes）、自然殺傷細(xì)胞（Natural killer cells）深度、樹突狀細(xì)胞（Dendritic cells）帶動擴大、單核細(xì)胞（Monocytes）核心技術體系、巨核細(xì)胞（Megakaryocytes）、粒細(xì)胞（Granulocytes）和紅細(xì)胞（Erythrocytes）持續發展。在此基礎(chǔ)之上必然趨勢，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，最終注釋得到56種免疫細(xì)胞亞型擴大。

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)亞群多樣性。通過時(shí)空分析，他們發(fā)現(xiàn)在人類胚胎發(fā)育時(shí)期規模設備，巨噬細(xì)胞就已經(jīng)具有了顯著的組織特異性真諦所在。在4 PCW左右（器官初形成階段），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競爭力，直到被成熟的組織駐留巨噬細(xì)胞所替代充分。在這些巨噬細(xì)胞中，一部分亞型具有顯著的組織特異性特征集聚，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞競爭力，肝臟中的枯否細(xì)胞、表皮中的朗格漢斯細(xì)胞等狀況。而另外一部分亞型共享于多個(gè)組織中機製性梗阻，如促血管生成巨噬細(xì)胞以及其前體細(xì)胞（pre-Proangiogenic macrophages, pre-PraM）。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+）全過程，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+）集成應用。

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、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)胞效果。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)知使用。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，并且在無監(jiān)督聚類分析中密度增加，這群細(xì)胞也和腦有效性、脊髓中的小膠質(zhì)細(xì)胞聚為一類。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）機遇與挑戰。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)胞一樣廣泛關註，都呈現(xiàn)CD45lowP2RY12+MRC1-的表型。此外集成技術，基于多重免疫熒光實(shí)驗(yàn)就能壓製，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。在14 PCW之前適應能力，類小膠質(zhì)細(xì)胞一直是表皮中最主要的免疫細(xì)胞更優美，此后細(xì)胞比例才開始逐漸減少，在20 PCW之后防控，基本被朗格漢斯細(xì)胞替代成效與經驗。在胚胎心臟中適應性，類小膠質(zhì)細(xì)胞最早出現(xiàn)在CS13的主動(dòng)脈（aorta）中，并且在26 PCW之前一直是主動(dòng)脈中最主要的免疫細(xì)胞稍有不慎。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)胞方法。在胚胎睪丸中，類小膠質(zhì)細(xì)胞最早能夠在CS14的時(shí)候被檢測(cè)到提供有力支撐，主要存在于附睪（epididymis）中的輸出小管（efferent duct）周圍切實把製度，而在睪丸實(shí)質(zhì)（parenchyma）中比例則較低（圖2）。

表皮和中樞神經(jīng)系統(tǒng)均起源于外胚層自行開發，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)域進行部署。研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，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)域品質，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)胞利用好。

表皮駐留的類小膠質(zhì)細(xì)胞呈極化分布，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解決問題，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。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)作用，與四肢和腹部皮膚相比相互配合，類小膠質(zhì)細(xì)胞在背部和頭部表皮中比例更高。在9 PCW時(shí)著力增加，背部表皮中幾乎所有的免疫細(xì)胞都是類小膠質(zhì)細(xì)胞智能化，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)一步定量分析表明處理，在胚胎發(fā)育不同階段建設，背部表皮的類小膠質(zhì)細(xì)胞都比四肢表皮更多，分布更密集（圖3）助力各行。

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前來體驗， NCCs）的背外側(cè)遷移路線（dorsolateral migration）有類似之處，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確定性。NCCs是外胚層衍生的多能干細(xì)胞更加廣闊，背外側(cè)遷移時(shí)可分化為黑色素細(xì)胞（melanocytes）。通過多重免疫熒光實(shí)驗(yàn)講故事，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非常完善。與之一致的是，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）逐漸降低全面革新。

為了評(píng)估類小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)嵴細(xì)胞分化的影響作用，研究團(tuán)隊(duì)體外培養(yǎng)了來源于胚胎背部的新鮮皮膚組織塊。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)量行業分類，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）技術特點。

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)胞落實落細，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。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發展目標奮鬥。他們進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)技術先進，這群細(xì)胞在各個(gè)臟器中都富集在血管周圍（圖4）。

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)育起源延伸。通過多種擬時(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)胞前體分化而來認為，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）。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)間高度一致新趨勢，并且其促血管生成信號(hào)也在隨之增強(qiáng)反應能力。此外，研究團(tuán)隊(duì)用成管的內(nèi)皮細(xì)胞上清液培養(yǎng)來源于卵黃囊的早期巨噬細(xì)胞前體學習，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)胞結構重塑。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。

總而言之應用優勢，該研究通過對(duì)人類產(chǎn)前階段近30萬個(gè)免疫細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析高質量發展，著重描繪了15種巨噬細(xì)胞亞型的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化。突破性的發(fā)現(xiàn)了一群在轉(zhuǎn)錄組高效節能、特征蛋白表達(dá)影響力範圍、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)胞新創新即將到來。它們是早期表皮中的主要免疫細(xì)胞群邁出了重要的一步，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)胞相互作用設施，并調(diào)節(jié)其向黑色素細(xì)胞的分化需求。通過功能、空間特征組合運用、分化軌跡的研究更讓我明白了，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，它們駐留在多個(gè)器官的血管周圍競爭力。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（圖5）充分。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，有助于理解其在發(fā)育過程中的不同作用集聚。