北京时间01年1月9日，美国北卡罗来纳大学教堂山分校微生物与免疫系万谊松教授团队（伍兵博士为第一作者）在Immunity上发表了文章——TheTGF-bsuperfamilycytokineActivin-AisinducedduringautoimmuneneuroinflammationanddrivespathogenicTh17celldifferentiation。
研究揭示了自身免疫疾病中T细胞内源性的Activin-A信号而不是相近的TGF-b1信号特异调控致病性Th17细胞的分化和功能。
该研究不仅拓展了我们对Th17细胞两面性的认识，也为致病性Th17细胞相关的自身免疫疾病提供了潜在的治疗靶标。
效应T细胞尤其是辅助性CD4+Thelper(Th)细胞的过度激活会导致自身免疫疾病的发生，比如攻击神经系统髓鞘的多发性硬化症(MultiplesSclerosis,MS)和攻击关节的类风湿性关节炎。研究发现以表达细胞因子IL-17(Interlukin-17)和转录因子RORgT为典型特征的Th17细胞促进组织炎症发生，并在宿主抵抗病原体及自身免疫疾病的发病中起到重要作用。
但后续的研究发现Th17细胞在分化和功能上具有两面性。它同样具有非致病性，参与免疫稳态维持和调节。细胞因子组合IL-1b+IL-6+IL-3可诱导致病性Th17(PathogenicTh17,pTh17)细胞的分化，而经典的TGF-b1+IL-6能诱导非致病性Th17细胞(Non-pathogenicTh17,bTh17)的分化。
TGFb超家族包括了TGF-b、Activin、BMP、GDF等30多个成员。Activin-A与TGF-b1(TransformingGrowthFactorbeta1)都属于多功能性细胞因子。广泛参与细胞增殖、分化、发育和炎症调节等一系列生物学活动。有趣的是，pTh17细胞的分化不依赖TGFb1及其受体ALK5。然而TGFb家族相关分子及共享信号分子Smad,Smad4,SKI参与调节Th17细胞的致病性。
前期研究发现Th17细胞相关的自身免疫疾病的病人分泌大量Activin-A，暗示Activin-A可能参与这些疾病的发生。不仅如此，Activin-A可在体外诱导IL-17的表达。然而Activin-A是否参与pTh17细胞的分化及其致病功能仍不清楚。鉴于Th17细胞在自身免疫疾病发生中的重要作用，对致病性Th17细胞如何产生以及Th17细胞两面性的深入研究将有助于Th17介导的自身免疫疾病的精准治疗。
此项研究发现自分泌的Activin-A-ALK4信号是致病性Th17细胞分化和功能所必需：
1）实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）是广泛应用的人类多发性硬化症的小鼠模型。相比健康对照组，多发性硬化症病人（MS）和EAE小鼠外周血中的Activin-A显著增加（图A,B）。进一步分离发病部位脊髓浸润的CD4+T细胞发现，Activin-A而非TGFb1在EAE小鼠中高表达，并与疾病严重程度呈正相关。与此同时，相比于TGFb1+IL-6诱导的bTh17，炎性条件IL-1b+IL-6+IL-3诱导的pTh17也分泌更多的Activin-A（图C）。
）利用anti-Activin-A中和抗体封闭Activin-A、Activin-A天然拮抗因子Follistatin抑制Activin-A信号、shRNAknock-downT细胞中Activin-A的表达、CRISPR/Cas9-sgRNAs敲除T细胞中的Activin-A多种手段都导致pTh17细胞分化水平显著降低、促炎性基因Csf,Il3r表达减少而non-pathogenic的调节性基因Cd5l,Il10大量升高。同时TGFb1+IL-6诱导的bTh17则不依赖Activin-A信号。表明T细胞表达的Activin-A是致病性Th17细胞分化所必需。
3）利用T细胞过继转移诱导小鼠产生EAE的模型表明pTh17利用自表达的Activin-A促进小鼠自身免疫疾病的发生发展。接受Activin-A缺失的pTh17细胞的受体小鼠EAE疾病发病率、疾病严重程度、IL-17表达水平均显著低于对照组。
4）IL-6+Activin-A可在体外有效诱导Th17细胞的产生。利用RNA-seq技术作者进一步发现IL-6+Activin-A诱导的Th17（aTh17）在基因表达谱上与IL-1b+IL-6+IL-3诱导的pTh17十分相近，而显著区别于TGFb1+IL-6诱导的bTh17(图D,E)。基因富集分析(Genesetenrichmentassay,GSEA)表明相较于bTh17细胞，致病性促炎相关基因谱在aTh17中显著富集(图F)。而体内实验也证明aTh17细胞可有效促进EAE疾病的发生。
5）体内体外炎性条件下Activin-A的特异性受体ALK4显著升高。相反，TGFb1特异性受体ALK5的表达水平则明显降低。进一步实验表明ALK4维持Activin-A持续诱导Th17分化的能力。利用CRISPR/Cas9-sgRNAs敲除T细胞中ALK4证明ALK4是pTh17体外分化和体内诱导EAE疾病发生的必需分子。
6）作者继续构建了持续激活形式(constitutivelyactiveform,CA)的ALK4和ALK5(CA-ALK4andCA-ALK5)替代Activin-A和TGFb1信号。结果表明CA-ALK4促进致病性Th17相关基因表达而CA-ALK5促使调节性因子IL-10的升高。体内过继转移CA-ALK4过表达的T细胞也证实CA-ALK4显著促进EAE疾病的发生。
7）致病性Th17和非致病性Th17的分化依赖Activin-A和TGFb1差异化调控下游ERK信号的激活水平。相比于aTh17和pTh17中磷酸化ERK的高表达，bTh17细胞中磷酸化水平的ERK显著降低。而封闭ERK信号导致致病性Th17细胞相关促炎基因的降低和调节性因子的升高。
探索致病性Th17如何产生以及其与非致病性Th17区别分化背后的机理对于自身免疫疾病治疗十分重要。
该课题组在此项工作中，1）发现T细胞自反馈的Activin-A-ALK4信号特异性促进致病性Th17的分化和神经系统炎症。）首次提出TGFb超家族通路分别控制致病性vs非致病性Th17的分子机制。3）揭示了ERK信号在诱导致病性Th17细胞中的重要作用。
综上所述，这项研究不仅为Th17细胞分化和功能两面性的调控带来崭新的认识，也为Th17相关自身免疫疾病的治疗提供新的特异性靶标。
文章来源：小柯生命
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本期我们通过PubMed数据库检索，{检索词：(singlecell[Title/Abstract])AND(("/02/01"[Date-Publication]:"/02/28"[Date-Publication]))}，整理出了年2月份单细胞技术文章共篇。现选择其中20篇代表性文章进行导读，详情如下：
01英文题目：Agene-environment-inducedepigeneticprograminitiatestumorigenesis
中文题目：基因-环境协同诱导的表观遗传程序启动肿瘤发生
发表时间：-02-03
发表杂志：Nature
影响因子：42.
DOI：10./s---x
摘要：组织损伤增加了癌症的风险，其机制尚不为人知。在胰腺癌小鼠模型中，与组织损伤相关的胰腺炎与Kras癌基因的激活突变协同作用，显著加速早期肿瘤病变的形成，最终形成腺癌。这里，通过整合基因组学、单细胞染色质分析和原位小鼠模型中时空控制的功能干扰，我们表明Kras突变和组织损伤的结合促进了胰腺上皮中独特的染色质状态，这种状态区分了肿瘤转化和正常再生，并被选择用于整个恶性发展。这种癌症相关的表观遗传状态在胰腺损伤后48小时内出现，并涉及“腺泡-肿瘤”染色质开关，这有助于定义人类胰腺癌的基因的早期失调。在恶性前胰腺上皮组织损伤后最快速激活的因子之一是存在报警素细胞因子白细胞介素33，它概括了损伤与突变Kras协同释放早期肿瘤形成和肿瘤转化的表观遗传重塑程序的效果。总的来说，我们的研究证明了基因-环境相互作用是如何快速产生决定早期肿瘤发生的基因调控程序的，并为理解癌症发生过程中遗传和环境线索之间的相互作用提供了一个分子框架。
02英文题目：Spatiotemporaldissectionofthecellcyclewithsingle-cellproteogenomics
中文题目：单细胞蛋白质组学对细胞周期的时空剖析
发表时间：-02-24
发表杂志：Nature
影响因子：42.
DOI：10./s---9
摘要：细胞生长和分裂的细胞周期是生命的基本过程。它的失调会带来毁灭性的后果，包括癌症。细胞周期由蛋白质在时间和空间上的精确调节驱动，这会在单个增殖细胞之间产生差异。据我们所知，目前还没有这种细胞间蛋白质组学变异性的系统研究。在这里，我们通过整合亚细胞分辨率下的蛋白质组学与单细胞转录组学以及在细胞周期中单个细胞的精确时间测量，展示了人类蛋白质组学异质性的全面时空图谱。我们发现大约五分之一的人类蛋白质组显示出细胞间的变异性，鉴定出数百种与有丝分裂和细胞周期关联未知的蛋白质，并提供证据表明这些蛋白质中有几种具有致癌作用。我们的结果表明，细胞周期进程解释了不到一半的细胞间差异，大多数循环蛋白是在翻译后调节的，而不是由转录周期调节的。这些蛋白质被调节细胞命运的激酶过度磷酸化，而细胞间变化的非循环蛋白质更有可能被调节代谢的激酶修饰。这种细胞周期的空间分辨蛋白质图谱被整合到人类蛋白质图谱中，并将作为加速人类细胞周期和细胞增殖的分子研究的资源。
03英文题目：Apan-cancersingle-celltranscriptionalatlasoftumorinfiltratingmyeloidcells
中文题目：肿瘤浸润髓细胞的泛癌单细胞转录图谱
发表时间：-02-04
发表杂志：Cell
影响因子：38.
DOI：10./j.cell..01.
摘要：肿瘤浸润性髓细胞(TIMs)是肿瘤进展的关键调节因子，但它们在不同肿瘤中的基本特性的相似性和差异性仍不清楚。在这里，通过对15种人类癌症类型的名患者的单个骨髓细胞进行泛癌分析，我们确定了不同癌症类型TIMs的不同特征。鼻咽癌中的肥大细胞被发现与更好的预后相关，并且表现出具有高比例的TNF+/VEGFA+细胞的抗肿瘤表型。cDC1-和cDC2-衍生的LAMP3+cDCs之间的系统比较揭示了它们在转录因子和外部刺激方面的差异。此外，促血管生成肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)具有跨不同癌症类型的多种标记物，并且TIMs的组成似乎与体细胞突变和基因表达的某些特征相关。我们的结果提供了高度异质性TIMs的系统观点，并为合理的靶向免疫治疗提供了未来的途径。
04英文题目：Jointprofilingofhistonemodificationsandtranscriptomeinsinglecellsfrommousebrain
中文题目：小鼠脑组织单细胞组蛋白修饰和转录组的联合分析
发表时间：-02-15
发表杂志：NatureMethods
影响因子：30.
DOI：10./s--60-3
摘要：组蛋白修饰的全基因组图谱不仅可以揭示调控元件的位置和活性状态，还可以揭示发育和疾病病理过程中细胞类型特异性基因表达的调控机制。用于大块组织中组蛋白修饰的常规分析方法缺乏单细胞分辨率。在这里，我们描述了一种超高通量方法，Paired-Tag，用于在单个细胞中联合分析组蛋白修饰和转录组，以在复杂组织中产生染色质状态和转录组的细胞类型分辨图谱。我们使用这种方法对成年小鼠额叶皮质和海马体中的五种组蛋白修饰结合转录组进行了描述。结果图谱的综合分析确定了不同的基因组受不同的表观遗传调控机制。我们的单细胞多组学方法能够对复杂组织中的染色质状态和基因调控进行全面分析，并对组成细胞类型的基因调控程序进行表征。
05英文题目：InhibitoryCDreceptoridentifiedinglioma-infiltratingTcellsbysingle-cellanalysis
中文题目：单细胞分析鉴定胶质瘤浸润性T细胞中的抑制性CD受体
发表时间：-02-15
发表杂志：Cell
影响因子：38.
DOI：10./j.cell..01.
摘要：T细胞是癌症免疫治疗的关键效应器，但对其在弥漫性胶质瘤中的基因表达程序知之甚少。在这里，我们利用单细胞RNA测序(RNA-seq)来绘制31例异柠檬酸脱氢酶(IDH)野生型胶质母细胞瘤和IDH突变型胶质母细胞瘤患者肿瘤浸润性T细胞的基因表达和克隆图谱。我们在共表达细胞*程序和几个自然杀伤(NK)细胞基因的T细胞亚群中确定了潜在的抗肿瘤免疫效应因子。对克隆扩增的肿瘤浸润性T细胞的分析进一步确认NK基因KLRB1(编码CD)是一个候选的抑制性受体。因此，KLRB1基因失活或抗体介导的CD阻断可增强T细胞介导的胶质瘤细胞体外杀伤和体内抗肿瘤功能。KLRB1及其相关的转录程序也在其他人类癌症的大量T细胞群中表达。我们的工作提供了胶质瘤中T细胞的图谱，并强调了CD和其他NK细胞受体作为免疫治疗的靶点。
06英文题目：Skin-residentinnatelymphoidcellsconvergeonapathogeniceffectorstate
中文题目：皮肤驻留的先天性淋巴样细胞能够形成一种致病性效应子状态
发表时间：-02-03
发表杂志：Nature
影响因子：42.
DOI：10./s---w
摘要：驻留在组织中的先天淋巴细胞(ILCs)有助于维持屏障功能并对局部信号做出反应。传统上，ILCs根据其特异性转录因子和细胞因子的表达被分为ILC1、ILC2或ILC3。在皮肤中，疾病特异性产生的ILC3相关细胞因子白细胞介素(IL)-17和IL-22对IL-23信号的反应导致银屑病的皮肤炎症。然而，尚不清楚此响应是由预先提交的ILC3启动的，还是由细胞-状态转换启动的。在这里，我们显示由IL-23或咪喹莫特在小鼠中引起的银屑病会重新配置一系列皮肤ILCs，并逐渐成为致病性ILC3样状态。在没有血液循环ILCs的情况下，驻留在组织中的ILCs是推动病理发生的必要条件和充分条件。沿着银屑病炎症的时间过程，皮肤ILCs的单细胞RNA测序(scRNA-seq)图谱形成了密集的转录连续体，即使在反映稳态的流体ILC状态下也是如此，包括天然或静止状态和ILC2效应子状态。疾病诱发后，这种连续状态迅速改变为一个混合的、类似ILC3的亚群，也表达ILC2s特有的细胞因子，我们推测这是通过多个轨迹产生的。我们通过体外实验、转座酶可及染色质的单细胞测序(scATAC-seq)和体内命运图谱，证实了类静止态和ILC2态的转换潜力。我们的研究结果突出了皮肤ILC反应的范围和灵活性，表明在健康组织中启动的免疫活动会动态地适应刺激，如果不加以控制，会驱动病理重塑。
07英文题目：Single-celltranscriptomicanalysisoftheadultmousespinalcordrevealsmoleculardiversityofautonomicandskeletalmotorneurons
中文题目:成年小鼠脊髓的单细胞转录组学分析揭示了自主运动神经元和骨骼运动神经元的分子多样性
发表时间：-02-15
发表杂志：NatureNeuroscience
影响因子：20.
DOI：10./s---0
摘要：脊髓是一种有趣的结构，负责协调脊椎动物的运动。脊髓运动神经元通过将信号从脊髓传输到不同的神经末梢区域靶点来控制肌肉活动。在本研究中，我们从成年小鼠脊髓中提取了43,个单细胞核转录组，并使用荧光激活核分选法富集了运动神经元细胞核。我们鉴定了16个交感运动神经元亚群，这些神经元亚群可以通过空间定位和神经调节信号基因的表达来进行区分。我们在成人脊髓中发现了令人惊讶的骨骼运动神经元异质性，包括与电生理和空间上不同的运动池相关的转录差异。我们还为骨骼运动神经元(γ*)的新型转录亚群提供了证据。总的来说，这些数据共同提供了单细胞转录图谱(