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再生障碍性贫血（再障）是以严重全血细胞减少为突出表现的一种骨髓衰竭症。约15%的再障可进一步转化为恶性血液肿瘤如骨髓增生异常综合症（MDS）和急性髓系白血病（AML）。既往研究表明，异常活化的T淋巴细胞攻击自身造血干祖细胞（HSPC）是再障发病重要的机制。但是，再障患者骨髓残留HSPC数量极少，精细解析骨髓损伤后HSPC各组分的病理变化及T淋巴细胞免疫打击HSPC的分子机制存在较大挑战。年3月24日，中国医院（中国医学科学院血液学研究所）朱平/施均/程涛团队合作在Blood期刊上在线发表了题为Single-celltranscriptomicsdissectshematopoieticcelldestructionandTcellengagementinaplasticanemia的研究论文。该研究利用单细胞转录组测序技术，克服骨髓残留HSPC数量不足的限制，对再障患者的骨髓损伤机制以及T细胞免疫攻击机制进行了深入解析。这是继血细胞图谱（AtlasofBloodCells,ABC）联盟在正常生理血细胞转录图谱绘制完成后（详见BioArt相关报道：1.特别推荐NCB程涛/朱平等合作打开干细胞移植早期的“黑匣子”，2.程涛/朱平合作绘制人类32种血细胞单细胞水平转录组精细分子图谱），首次在再生障碍性贫血中绘制血液病理图谱，揭示了再生障碍性贫血发病，特别是恶性转化的新机制，将进一步推动以血液生态为出发点的生理及病理研究。研究人员首先从健康供者及再障患者骨髓及外周血中分选出CD34+造血干祖细胞和CD4+/CD8+T淋巴细胞，进行单细胞转录组测序（STRT-seq），并定义了9类HSPC细胞亚群。基因表达和转录因子调控网络分析表明9类HSPC细胞亚群转录组的改变存在异质性，提示再障患者存在谱系选择性造血损伤。此外，作者发现可变剪切信号在再障HSPC中发生了显著改变，而既往研究表明MDS也存在异常可变剪切信号，且与MDS预后存在关联。为了研究再障的可变剪切及其与MDS之间的关系，研究人员又对再障患者骨髓HSPC细胞进行了单细胞全长转录组测序（Smart-seq2）。通过比较再障和MDS患者可变剪切事件，发现再障和MDS有相同的可变剪切改变，主要涉及DNA损伤修复，提示异常可变剪切介导的DNA损伤修复信号的改变可能是再障恶性转化为MDS的关键因素之一。通过细胞表面受体和配体的基因表达分析，研究人员进一步解析了T淋巴细胞和HSPC的相互作用。作者发现再障中T淋巴细胞和HSPC相互作用显著增强，在相互作用的分子对中，诱导凋亡的相互作用分子对如FAS/FASL、TNF/TNFR等相互作用普遍存在于重型再障骨髓细胞中。此外，研究人员还发现诱导单核/巨噬细胞炎症反应的CCL5/CCR5分子对在单核/巨噬细胞前体细胞（MD1/MD2）与CD4+/CD8+T效应细胞相互作用中显著增强，提示单核/巨噬细胞的异常免疫反应对再障疾病进展可能具有调控作用。免疫抑制治疗是再障患者重建造血系统的有效治疗方式。为了研究免疫抑制的作用机制以及造血系统的恢复情况，作者进一步比较了健康对照以及再障患者免疫抑制治疗前后样本，发现免疫抑制治疗后淋系祖细胞比例降低、红系-巨核系祖细胞比例增加，预示免疫抑制治疗促进骨髓中淋系和髓系组分比例的转换。尽管如此，作者还发现免疫抑制治疗缓解患者的造血系统中，HSPC和T淋巴细胞的基因表达并没有完全恢复到正常水平，甚至接近治疗前的状态，这可能是再障患者需要长期维持免疫抑制治疗的主要原因之一。T淋巴细胞和HSPC细胞相互作用分析也进一步鉴定了免疫抑制治疗敏感和非敏感的相互作用分子对。该研究利用单细胞技术，从异质性角度解析了再障全谱系血细胞减少的分子基础。同时对患者的造血系统和免疫系统进行深入分析，解析了免疫抑制治疗前后免疫系统与造血系统的相互作用，为再障患者免疫抑制干预提供了新思路和潜在的新靶点。中国医院（中国医学科学院血液学研究所）博士研究生朱才英、连玉、王晨晨、副研究员武鹏、研究助理李轩为本文的共同第一作者。中国医院（中国医学科学院血液学研究所）朱平副研究员、再生医学诊疗中心施均主任医师、实验血液学国家重点实验室主任程涛教授为该研究论文的通讯作者。原文链接：