文獻分享：探索膠質(zhì)母細胞瘤的免疫軌跡，胎牛血清助力科研

胎牛血清是細胞研究實(shí)驗中，常用的試劑之一。在選擇胎牛血清時(shí)，盡量挑選內毒素含量低、品質(zhì)穩定，通過(guò)質(zhì)量檢測的產(chǎn)品。Ausbian進(jìn)口胎牛血清，澳洲血源，內毒素含量≤3EU/ml（標準≤10 EU/ml），通過(guò)嚴格的質(zhì)量檢測，并附有檢測報告。

所有多細胞系統的功能，都是通過(guò)細胞回路的動(dòng)態(tài)和協(xié)調作用來(lái)實(shí)現的，這些細胞回路會(huì )根據環(huán)境信號改變它們的活動(dòng)。單細胞RNA測序(scRNA-seq)提高了我們以高分辨率和高規模測量細胞狀態(tài)的能力。

然而，由于該方法的破壞性，scRNA-seq只能在實(shí)驗終點(diǎn)捕獲基因表達的靜態(tài)快照，從而從根本上忽略了時(shí)間維度。盡管存在這種限制，但在動(dòng)態(tài)過(guò)程中多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的scRNA-seq分析已經(jīng)為了解無(wú)數系統中發(fā)育和分化的轉錄驅動(dòng)因素提供了見(jiàn)解。計算方法，如偽時(shí)間和RNA速度估計，在scRNA-seq實(shí)驗中通過(guò)基于基因表達相似性的軌跡對細胞進(jìn)行排序，或通過(guò)分別區分剪接和未剪接的mRNA，來(lái)估計基因表達狀態(tài)的時(shí)間導數來(lái)推斷時(shí)間維度。雖然這些方法非常有用，但這些算法工具對用戶(hù)定義的參數很敏感，并且缺乏經(jīng)驗測量的基礎真理，這使得很難測試推斷的結論，特別是在多種軌跡可能共存的復雜體內環(huán)境中。

另外，將scRNA-seq與新mRNA分子的代謝標記相結合，可以更直接地測量基因表達隨時(shí)間的變化，并提供對病毒進(jìn)入、糖皮質(zhì)激素受體激活和T細胞信號等刺激的快速細胞反應的見(jiàn)解然而，代謝標記目前適合于測量幾個(gè)小時(shí)內展開(kāi)的過(guò)程，很難應用于體內和跨越多天的分化過(guò)程。

在實(shí)體腫瘤中，進(jìn)入腫瘤的免疫細胞受制于并參與支持免疫抑制性腫瘤微環(huán)境(immunosuppressive tumor microenvironment, TME)，其特點(diǎn)是代謝資源和免疫抑制性分泌因子有限。腫瘤內的T和自然殺傷(NK)細胞從功能性細胞毒性狀態(tài)轉變?yōu)楣δ苁д{狀態(tài)，其特征是抑制受體上調，細胞毒性喪失，炎癥細胞因子分泌減少。骨髓細胞，特別是單核細胞，在TME的指導下分化為腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tam)，產(chǎn)生配體和檢查點(diǎn)，進(jìn)一步促進(jìn)T和NK細胞功能障礙，如白細胞介素-10 (IL-10)和轉化生長(cháng)因子β (TGF-β)。通過(guò)對多種小鼠模型和數千例患者樣本中數百萬(wàn)腫瘤浸潤免疫細胞的scRNA-seq分析，全面表征了癌癥中出現的功能失調和免疫抑制細胞狀態(tài)。然而，盡管取得了這些進(jìn)展，新滲透的免疫細胞達到這些功能失調狀態(tài)的精確軌跡，所涉及的分子電路以及它們展開(kāi)的時(shí)間尺度仍然模糊不清。實(shí)時(shí)解決TME中的免疫細胞狀態(tài)轉變需要基因組方法，同時(shí)收集單個(gè)細胞中的基因表達和時(shí)間標記-相對于相關(guān)參考框架。

科研人員開(kāi)始了解功能性免疫細胞如何在浸潤TME后轉變?yōu)楣δ苁д{狀態(tài)。我們開(kāi)發(fā)了zman -seq，這是一種將時(shí)間信息添加到scRNA-seq數據中的體內技術(shù)。Zman-seq提供了相對于循環(huán)中應用的熒光團脈沖標簽的免疫細胞組織暴露的經(jīng)驗時(shí)間測量。使用Zman-seq，科研人員重建了膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)的同源原位小鼠模型中免疫細胞狀態(tài)隨時(shí)間的進(jìn)展，膠質(zhì)母細胞瘤是一種常見(jiàn)的、高度惡性和致命的腦腫瘤，具有異常的免疫抑制TME。Zman-seq解決了腫瘤中的關(guān)鍵免疫軌跡，包括細胞毒性NK細胞在約24小時(shí)內歸巢到低細胞毒性抗腫瘤活性狀態(tài)和單核細胞到免疫抑制TAMs的進(jìn)展。此外，它揭示了時(shí)間依賴(lài)性基因模塊，轉錄因子(TF)電路協(xié)調這些軌跡，以及驅動(dòng)腫瘤免疫逃避的關(guān)鍵時(shí)間依賴(lài)性受體-配體相互作用事件。

研究人員發(fā)現Trem2 (tam的關(guān)鍵分化信號)的表達隨著(zhù)單核細胞向tam的進(jìn)展而增加。使用拮抗單克隆抗體阻斷TREM2，將單核細胞分化軌跡重定向到促炎巨噬細胞，表明髓細胞重編程策略可能代表一個(gè)有吸引力的免疫治療方向?？傊?，Zman-seq通過(guò)實(shí)驗將時(shí)間戳引入免疫細胞，揭示了大量依賴(lài)時(shí)間的轉錄組學(xué)、信號傳導和細胞-細胞相互作用事件。通過(guò)將時(shí)間維度引入單細胞轉錄組學(xué)數據，Zman-seq為建立具有廣泛適用性的體內多細胞系統動(dòng)態(tài)模型鋪平了道路。Zman-seq將有助于解決TME的動(dòng)態(tài)，以開(kāi)發(fā)下一代免疫療法。